一些細(xì)菌通過(guò)其正常的新陳代謝過(guò)程產(chǎn)生電子，微生物燃料電池利用這一點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生電力。在電極上的薄膜中培養(yǎng)它們，給它們喂食有機(jī)物，然后，研究人員就能獲得一個(gè)在幫助清理廢水的同時(shí)發(fā)電的設(shè)備。至少，這就是它在理想世界中的工作方式，但實(shí)際上很少有電子能夠以足夠快的速度逃離細(xì)菌膜并進(jìn)入電極以提供足夠的電流和功率。。
因此，在新研究中，加州大學(xué)洛杉磯分校的團(tuán)隊(duì)尋找到了提高發(fā)電量的方法。研究人員從名為Shewanella oneidensis的細(xì)菌開(kāi)始，這是一種有前景的燃料電池微生物，在低氧環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)。事實(shí)證明，它的效率受到細(xì)菌膜的限制，電子很難通過(guò)它“逃逸”。
因此研究人員通過(guò)在細(xì)菌內(nèi)部植入傳輸線來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。研究小組在由氧化石墨烯制成的電極上培育出Shewanella oneidensis細(xì)菌，該電極中嵌入了銀離子。細(xì)菌將這些離子還原成納米顆粒，納入其細(xì)胞內(nèi)，這有助于更多電子逃到其膜外。
該研究的通訊作者段向峰說(shuō)：“將銀納米粒子加入細(xì)菌中，就像為電子創(chuàng)造了一條專(zhuān)用快車(chē)道，這使我們能夠提取更多的電子，而且速度更快。”
研究小組說(shuō)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，細(xì)菌現(xiàn)在將其產(chǎn)生的81%的電子送入電極。這產(chǎn)生了每平方厘米0.66毫瓦的功率，研究人員稱(chēng)這是微生物燃料電池的最高功率密度，差距相當(dāng)大。這一突破可能有助于使微生物燃料電池在現(xiàn)實(shí)世界中更加實(shí)用。
