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用电子导电聚合物涂覆细菌用于微生物燃料电池

时间:2019-03-01 15:11 作者:admin 点击:

在厌氧条件下,某些细菌可以产生电能。这种行为可以在微生物燃料电池中利用,特别关注废水处理方案。缺点是微生物细胞的功率密度不令人满意。新加坡和中国科学家现在提出了一个非传统的解决方案:据Angewandte Chemie杂志报道,他们用导电聚合物涂覆活的电活性细菌,并获得了微生物燃料电池的高性能阳极。

微生物燃料电池的历史可以追溯到20世纪初,科学家将细菌细胞与电极连接起来发电。原理是,如果不存在氧气,细菌的新陈代谢会改变,产生质子和电子而不是二氧化碳和水。这些电子可用于电化学电池中的电流产生。目前,对这种微生物燃料电池进行了大量研究,以用于可持续能源生产,尤其是废水处他们的弱点是功率密度。细菌的大部分电化学潜力被浪费,因为它们不容易将产生的电子传递到电极。为了使它们更具传导性,来自新加坡南洋理工大学的Qichun Zhang,他的同事探讨了将细菌包裹在电子传导聚合物壳中的想法。对此的挑战是包衣细菌必须仍然存活。

科学家依靠聚合物聚吡咯。“用聚吡咯修饰细菌细胞有望提高细菌细胞的电导率而不会降低它们的生存能力,”作者解释说。铁离子被用作“氧化引发剂,使吡咯单体在[细菌]表面聚合。”选择的有机体是Shewanella oneidensis,它以其金属耐受性以及有氧和无氧生活方式而闻名。仍然存活和活跃,用碳阳极测试涂覆的细菌的生物电流。与未修改的对应物相比,它们确实显示出小23倍的电阻(这意味着增强的电导率),发电量增加了五倍,微生物燃料电池中阳极的最大功率密度高14倍。如果用乳酸喂养细菌,作者观察到明显的电流,当使用未涂覆的细菌时不会发生这种情况。

张的方法是微生物阳极导电问题的显着解决方案。作者认为,这种活细菌涂层方案可能为微生物燃料电池的探索增加了新的内容,以及对细胞表面功能化的一般研究。