“助跑”的银颗粒：将银注入细菌，可提高微生物燃料电池的效率

微生物燃料电池，又称生物燃料电池，是一种生物电化学的电池系统，使用自然界细菌及仿真细菌交互作用产生电流。加州大学洛杉矶分校带领的工程师和化学家团队，在开发微生物燃料电池方面迈出了一大步。研究小组利用天然细菌，从废水中的有机物中提取电子，以产生电流。

该团队专注于研究希瓦氏菌属（Shewanella），它们可以在所有类型的环境中（包括土壤、废水和海水）生长和繁殖，不需要考虑氧气水平。希瓦氏菌属可以自然地将有机废物分解成更小的分子，电子是代谢过程的副产品。 当这些细菌在电极上长成薄膜时，一些电子可以被捕获，形成一个可以发电的微生物燃料电池。 但是，很少有电子能够快速移动到足以逃离细菌膜，并进入电极以提供足够的电流和功率，因此这项技术还没有在工业上真正应用。

为了解决这个问题，研究人员在一种氧化石墨烯组成的电极上，添加了银的纳米颗粒。这些纳米颗粒释放出银离子，细菌利用其新陈代谢过程中产生的电子，将其还原为银纳米颗粒，然后融入其细胞中。一旦进入细菌体内，银颗粒就像微型传输线一样，捕捉更多细菌产生的电子。随着电子传输效率大幅提高，所产生的银浸泡希瓦氏菌属薄膜，向外部电路输出了80%以上的代谢电子，从而产生了每平方厘米0.66毫瓦的功率，是以前微生物燃料电池最佳值的两倍以上。

研究人员认为，由银-希瓦氏菌属混合细菌所驱动的燃料电池，有望在实际应用中输出足够多的功率，在工业上得以应用。

题为“Silver nanoparticles boost charge-extraction efficiency in Shewanella microbial fuel cells”的相关研究论文发表在《科学》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf3427