鉅大LARGE | 點擊量：819次 | 2021年09月22日
微生物燃料動力電池可以高效發電
這種生物膜或泥，涂在微生物燃料動力鋰電池的碳電極上，也作為細菌的飼料，它們出現的電子傳遞到電極，就會出現電力。這種細菌通常見于地球上空30公里處，已證實可以高效發電。
同溫層芽孢桿菌（Bacillusstratosphericus）這種微生物，通常呈現高濃度，見于地球平流層軌道的衛星中，這是一個重要菌種，可制成新的超級生物膜，設計者是一組科學家，來自英國紐卡斯爾大學（NewcastleUniversity）。
微生物燃料動力鋰電池可以把有機化合物直接轉換成電能，這要催化氧化。來源：紐卡斯爾大學
他們隔離出75種不同種類的細菌，這些細菌都來自英國康特里達勒姆（CountryDurham）威爾河口（WearEstuary），研究小組測試了可以發電的每種細菌，測試使用的是微生物燃料動力鋰電池（MFC：MicrobialFuelCell）。
他們選擇最好的細菌品種，進行一種微生物的選擇和混合，這樣，他們就能夠創造出一種人造生物膜，可以雙倍提高微生物燃料動力鋰電池的電力輸出，從每立方米105瓦提高到每立方米200瓦。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
雖然還比較低，但是，這也可供應足夠電力，可以使用電燈，而且可以供應急需的電源，用于世界上沒有通電的地方。
在這些超級細菌中，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，這是因為大氣循環過程，這種微生物研究人員也分離出來了，是來自威爾河（RiverWear）河床。
他們的研究成果二月二十一日已發表，就在美國化學學會（AmericanChemicalSociety）《環境科學與技術雜志》（JournalofEnvironmentalScienceandTechnology）上，題為《提高電力生產采用重組人工菌團河口細菌培育為生物膜》（EnhancedElectricityProductionbyUseofReconstitutedArtificialConsortiaofEstuarineBacteriaGrownasBiofilms）。
格蘭特伯吉斯（GrantBurgess）是紐卡斯爾大學海洋生物技術教授，他說，研究表明了這種技術的潛在力量。
我們所做的，就是精心操縱微生物組合，設計制成一種生物膜，可以更高效地發電，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的未來，有數十億微生物都有可能發電。
利用微生物發電并不是新概念，而且已用于廢水處理和污水處理廠。
微生物燃料動力鋰電池運行方式類似電池，就是使用細菌，把有機化合物直接轉換成電能，采用的工藝稱為生物催化氧化。
這種生物膜或泥，涂在微生物燃料動力鋰電池的碳電極上，也作為細菌的飼料，它們出現的電子傳遞到電極，就會出現電力。
到現在為止，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動力鋰電池的電力輸出。
資金來自工程和物理科學研究理事會（EPSRC：EngineeringandPhysicalSciencesResearchCounci），生物技術和生物科學研究理事會（BBSRC：BiotechnologyandBiologicalSciencesResearchCouncil）和自然環境研究理事會（NERC：NaturalEnvironmentResearchCouncil），這項研究確認了大量可發電的細菌。
與同溫層芽孢桿菌相同，另一種發電細菌也在這種混合物中，就是高層芽孢桿菌（Bacillusaltitudinis），這種細菌來自上層大氣，也是擬桿菌門（phylumBacteroidetes）家族的新成員。
他們的論文中說，微生物燃料動力鋰電池可以把有機化合物直接轉換成電能，這要催化氧化，微生物燃料動力鋰電池雖然引發了相當大的興趣，但是，很少有信息討論具有發電潛力的人工細菌生物膜。我們采用醋酸鹽（acetate）培育的物微生物燃料動力鋰電池，沉積植入，帶有雙容器瓶和碳布電極，出現的最大輸出功率為175毫瓦/M2，穩定輸出功率為105毫瓦/M2。電力生產要把電子直接轉移到陽極，電子出現于菌團，這些菌團生長在陽極上，這已經被證實，使用的是循環伏安法（CV：cyclicvoltammetry）和掃描電子顯微鏡（SEM）。
有20個不同種類的細菌（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，其中發現，有34％是產電菌群（exoelectrogens），屬于單一菌種研究。具有產電性能的菌屬，有弧菌屬（generaVibrio）、腸桿菌（Enterobacter）、枸櫞酸桿菌（Citrobacter）以及同溫層芽孢桿菌，這已經證實，采用的是培養基方法，這還是第一次。微生物燃料動力鋰電池具有天然菌團，表現出更高的功率密度，勝過單一菌株。此外，最大輸出功率可進一步新增至200毫瓦/M2，只要使用一種人造菌團，這種菌團包含最好的25種分離產電菌群，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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