美國愛荷華州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出3D的紙質(zhì)微生物燃料電池，可在無需使用任何外部電力的環(huán)保模式下生電流。

美國愛荷華州立大學(xué)(IowaStateUniversity)的研究人員開發(fā)出3D的紙質(zhì)微生物燃料電池(MFC)，可在整個系統(tǒng)中利用毛細(xì)管作用引導(dǎo)液體，而無需使用外部電力。

這種紙質(zhì)的MFC原型可連續(xù)運作五天，可產(chǎn)生約1.3μW的電力以及52.25μA的電流，實現(xiàn)大約25W/m3的電源密度。這些研究結(jié)果顯示紙質(zhì)微生物燃料電池可在無需使用任何外部電力的環(huán)保模式下發(fā)電?！坝纱搜b置產(chǎn)生的所有電源可完全使用，因為它不需要任何電力就能讓液體在整個裝置中運行。這一點對于這些MFC裝置的進(jìn)展以及擴(kuò)展其應(yīng)用相當(dāng)重要，”該研究作者暨愛荷華州立大學(xué)機(jī)工程助理教授NastaranHashemi表示。

該MFC裝置可讓ShewanellaOneidensisMR-1菌株(圖中黃色)與鐵氰化鉀(白色)流進(jìn)腔室。在兩腔室之間放置質(zhì)子交換薄膜，可隔離兩種不同的液體以及讓陽極電解液中由生物催化劑分解釋放出的正電離子從陽極流到陰極。

在測試過程中，在碳布上形成的生物薄膜進(jìn)一步證實所測得的電流就是發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。生物薄膜在微生物燃料電池產(chǎn)生電流時扮演重要角色，當(dāng)生物薄膜的尺寸與厚度增加，就能提高所產(chǎn)生的電流。

在涉及許多酶催化反應(yīng)的復(fù)雜過程中，細(xì)菌電池可促進(jìn)含有豐富電子的物質(zhì)進(jìn)行新陳代謝。接著，電子可自在地經(jīng)由其中一種電子傳輸模式流至陽極。該原型顯示，個別細(xì)菌和電極之間直接接觸對于產(chǎn)生電流的影響并不大，因而可支援中介電子傳遞機(jī)制。生物薄膜有助于在電極的分子吸收，使其在高功率密度微生物燃料電池上占據(jù)重要地位。

該裝置首次證明能夠持續(xù)較長的使用時間，以及有能力個別操作。這一開發(fā)成果有助于增加微生物燃料電池可加以應(yīng)用的情況。

愛荷華州立大學(xué)的研究團(tuán)隊目前正探索其他選擇，以便更有效控制電壓輸出，以及打造恒定的電流與降低昂貴的化學(xué)品成本。