微生物燃料電池被涂“泥”可以高效發(fā)電
2012-08-17
鋰電世界佚名9200核心提示： 中國電池網(wǎng) 這種生物膜或“泥”，涂在微生物燃料電池的碳電極上，也作為細(xì)菌的飼料，它們產(chǎn)生的電子傳遞到電極，就會產(chǎn)生電力。 這種細(xì)菌通常見于地球上空30公里處，已證實可以高效發(fā)電。
鋰電世界 這種生物膜或“泥”，涂在微生物燃料電池的碳電極上，也作為細(xì)菌的飼料，它們產(chǎn)生的電子傳遞到電極，就會產(chǎn)生電力。
這種細(xì)菌通常見于地球上空30公里處，已證實可以高效發(fā)電。
同溫層芽孢桿菌(Bacillus stratosphericus )這種微生物，通常呈現(xiàn)高濃度，見于地球平流層軌道的衛(wèi)星中，這是一個重要菌種，可制成新的“超級”生物膜，設(shè)計者是一組科學(xué)家，來自英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)(Newcastle University)?！ ?BR> 他們隔離出75種不同種類的細(xì)菌，這些細(xì)菌都來自英國康特里•達勒姆(Country Durham)威爾河口(Wear Estuary)，研究小組測試了可以發(fā)電的每種細(xì)菌，測試使用的是微生物燃料電池(MFC：Microbial Fuel Cell)。
他們選擇最好的細(xì)菌品種，進行一種微生物的“挑選和混合”，這樣，他們就能夠創(chuàng)造出一種人造生物膜，可以雙倍提高微生物燃料電池的電力輸出，從每立方米105瓦提高到每立方米200瓦。
雖然還比較低，但是，這也可提供足夠電力，可以使用電燈，而且可以提供急需的電源，用于世界上沒有通電的地方。
在這些超級細(xì)菌中，有同溫層芽孢桿菌，這種微生物通常見于大氣層，但也會落到地面，這是因為大氣循環(huán)過程，這種微生物研究人員也分離出來了，是來自威爾河(River Wear)河床。
他們的研究成果2月21日已發(fā)表，就在美國化學(xué)學(xué)會(American Chemical Society)《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》(Journal of Environmental Science and Technology)上，題為《提高電力生產(chǎn)采用重組人工菌團河口細(xì)菌培育為生物膜》(Enhanced Electricity Production by Use of Reconstituted Artificial Consortia of Estuarine Bacteria Grown as Biofilms)。
格蘭特•伯吉斯(Grant Burgess)是紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)海洋生物技術(shù)教授，他說，研究表明了“這種技術(shù)的潛在力量”。
“我們所做的，就是精心操縱微生物組合，設(shè)計制成一種生物膜，可以更高效地發(fā)電，”他說。
“這是第一次，個別微生物的研究和選擇采用了這種方式。找到同溫層芽孢桿菌是令人驚喜的，但它表明的是這種有前途的技術(shù)的未來，有數(shù)十億微生物都有可能發(fā)電?！?BR> 利用微生物發(fā)電并不是新概念，而且已用于廢水處理和污水處理廠。
微生物燃料電池運行方式類似電池，就是使用細(xì)菌，把有機化合物直接轉(zhuǎn)換成電能，采用的工藝稱為生物催化氧化。
這種生物膜或“泥”，涂在微生物燃料電池的碳電極上，也作為細(xì)菌的飼料，它們產(chǎn)生的電子傳遞到電極，就會產(chǎn)生電力。
到現(xiàn)在為止，這種生物膜一直在生長，沒有受到抑制，但是，這項新研究首次表明，操縱這種生物膜，就可以顯著提高燃料電池的電力輸出。
資金來自工程和物理科學(xué)研究理事會(EPSRC：Engineering and Physical Sciences Research Counci)，生物技術(shù)和生物科學(xué)研究理事會(BBSRC：Biotechnology and Biological Sciences Research Council)和自然環(huán)境研究理事會(NERC：Natural Environment Research Council)，這項研究確認(rèn)了大量可發(fā)電的細(xì)菌。
與同溫層芽孢桿菌一樣，另一種發(fā)電細(xì)菌也在這種混合物中，就是高層芽孢桿菌(Bacillus altitudinis)，這種細(xì)菌來自上層大氣，也是擬桿菌門(phylum Bacteroidetes)家族的新成員。
他們的論文中說，微生物燃料電池可以把有機化合物直接轉(zhuǎn)換成電能，這需要催化氧化，微生物燃料電池雖然引發(fā)了相當(dāng)大的興趣，但是，很少有信息討論具有發(fā)電潛力的人工細(xì)菌生物膜。我們采用醋酸鹽(acetate)培育的物微生物燃料電池，沉積植入，帶有雙容器瓶和碳布電極，產(chǎn)生的最大輸出功率為175毫瓦/M2，穩(wěn)定輸出功率為105毫瓦/M2。電力生產(chǎn)需要把電子直接轉(zhuǎn)移到陽極，電子產(chǎn)生于菌團，這些菌團生長在陽極上，這已經(jīng)被證實，使用的是循環(huán)伏安法(CV：cyclic voltammetry)和掃描電子顯微鏡(SEM)。
有20個不同種類的細(xì)菌(74種菌株)被分離出來，都源自菌團，這些菌團生長在厭氧條件下，培育是在實驗室進行，其中發(fā)現(xiàn)，有34%是產(chǎn)電菌群(exoelectrogens)，屬于單一菌種研究。具有產(chǎn)電性能的菌屬，有弧菌屬(genera Vibrio)、腸桿菌(Enterobacter)、枸櫞酸桿菌(Citrobacter)以及同溫層芽孢桿菌，這已經(jīng)證實，采用的是培養(yǎng)基方法，這還是第一次。微生物燃料電池具有天然菌團，表現(xiàn)出更高的功率密度，勝過單一菌株。此外，最大輸出功率可進一步增加至200毫瓦/M2，只需要使用一種人造菌團，這種菌團包含最好的25種分離產(chǎn)電菌群，這表明，有可能提高性能，說明這種人工生物膜的重要性，可以提高輸出功率。
這種細(xì)菌通常見于地球上空30公里處，已證實可以高效發(fā)電。
同溫層芽孢桿菌(Bacillus stratosphericus )這種微生物，通常呈現(xiàn)高濃度，見于地球平流層軌道的衛(wèi)星中，這是一個重要菌種，可制成新的“超級”生物膜，設(shè)計者是一組科學(xué)家，來自英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)(Newcastle University)?！ ?BR> 他們隔離出75種不同種類的細(xì)菌，這些細(xì)菌都來自英國康特里•達勒姆(Country Durham)威爾河口(Wear Estuary)，研究小組測試了可以發(fā)電的每種細(xì)菌，測試使用的是微生物燃料電池(MFC：Microbial Fuel Cell)。
他們選擇最好的細(xì)菌品種，進行一種微生物的“挑選和混合”，這樣，他們就能夠創(chuàng)造出一種人造生物膜，可以雙倍提高微生物燃料電池的電力輸出，從每立方米105瓦提高到每立方米200瓦。
雖然還比較低，但是，這也可提供足夠電力，可以使用電燈，而且可以提供急需的電源，用于世界上沒有通電的地方。
在這些超級細(xì)菌中，有同溫層芽孢桿菌，這種微生物通常見于大氣層，但也會落到地面，這是因為大氣循環(huán)過程，這種微生物研究人員也分離出來了，是來自威爾河(River Wear)河床。
他們的研究成果2月21日已發(fā)表，就在美國化學(xué)學(xué)會(American Chemical Society)《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》(Journal of Environmental Science and Technology)上，題為《提高電力生產(chǎn)采用重組人工菌團河口細(xì)菌培育為生物膜》(Enhanced Electricity Production by Use of Reconstituted Artificial Consortia of Estuarine Bacteria Grown as Biofilms)。
格蘭特•伯吉斯(Grant Burgess)是紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)海洋生物技術(shù)教授，他說，研究表明了“這種技術(shù)的潛在力量”。
“我們所做的，就是精心操縱微生物組合，設(shè)計制成一種生物膜，可以更高效地發(fā)電，”他說。
“這是第一次，個別微生物的研究和選擇采用了這種方式。找到同溫層芽孢桿菌是令人驚喜的，但它表明的是這種有前途的技術(shù)的未來，有數(shù)十億微生物都有可能發(fā)電?！?BR> 利用微生物發(fā)電并不是新概念，而且已用于廢水處理和污水處理廠。
微生物燃料電池運行方式類似電池，就是使用細(xì)菌，把有機化合物直接轉(zhuǎn)換成電能，采用的工藝稱為生物催化氧化。
這種生物膜或“泥”，涂在微生物燃料電池的碳電極上，也作為細(xì)菌的飼料，它們產(chǎn)生的電子傳遞到電極，就會產(chǎn)生電力。
到現(xiàn)在為止，這種生物膜一直在生長，沒有受到抑制，但是，這項新研究首次表明，操縱這種生物膜，就可以顯著提高燃料電池的電力輸出。
資金來自工程和物理科學(xué)研究理事會(EPSRC：Engineering and Physical Sciences Research Counci)，生物技術(shù)和生物科學(xué)研究理事會(BBSRC：Biotechnology and Biological Sciences Research Council)和自然環(huán)境研究理事會(NERC：Natural Environment Research Council)，這項研究確認(rèn)了大量可發(fā)電的細(xì)菌。
與同溫層芽孢桿菌一樣，另一種發(fā)電細(xì)菌也在這種混合物中，就是高層芽孢桿菌(Bacillus altitudinis)，這種細(xì)菌來自上層大氣，也是擬桿菌門(phylum Bacteroidetes)家族的新成員。
他們的論文中說，微生物燃料電池可以把有機化合物直接轉(zhuǎn)換成電能，這需要催化氧化，微生物燃料電池雖然引發(fā)了相當(dāng)大的興趣，但是，很少有信息討論具有發(fā)電潛力的人工細(xì)菌生物膜。我們采用醋酸鹽(acetate)培育的物微生物燃料電池，沉積植入，帶有雙容器瓶和碳布電極，產(chǎn)生的最大輸出功率為175毫瓦/M2，穩(wěn)定輸出功率為105毫瓦/M2。電力生產(chǎn)需要把電子直接轉(zhuǎn)移到陽極，電子產(chǎn)生于菌團，這些菌團生長在陽極上，這已經(jīng)被證實，使用的是循環(huán)伏安法(CV：cyclic voltammetry)和掃描電子顯微鏡(SEM)。
有20個不同種類的細(xì)菌(74種菌株)被分離出來，都源自菌團，這些菌團生長在厭氧條件下，培育是在實驗室進行，其中發(fā)現(xiàn)，有34%是產(chǎn)電菌群(exoelectrogens)，屬于單一菌種研究。具有產(chǎn)電性能的菌屬，有弧菌屬(genera Vibrio)、腸桿菌(Enterobacter)、枸櫞酸桿菌(Citrobacter)以及同溫層芽孢桿菌，這已經(jīng)證實，采用的是培養(yǎng)基方法，這還是第一次。微生物燃料電池具有天然菌團，表現(xiàn)出更高的功率密度，勝過單一菌株。此外，最大輸出功率可進一步增加至200毫瓦/M2，只需要使用一種人造菌團，這種菌團包含最好的25種分離產(chǎn)電菌群，這表明，有可能提高性能，說明這種人工生物膜的重要性，可以提高輸出功率。
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