利用废水发电的“微生物燃料电池”的开发

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摘要：微生物燃料电池（MFC）利用微生物的代谢功能将废水中的有机物转化为电能，从环境保护的角度出发，在发电和废水处理领域备受关注。

关键字：微生物燃料电池、废水发电、银纳米粒子、电子传输效率、实用化

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称：UCLA）的研究小组开发出一种能大幅提高微生物燃料电池发电效率的技术。

在自然界中，细菌会分解有害化学物质并净化地下水。本次，研究小组使用了希瓦氏菌属(Shewanella)的细菌Shewanella oneidensis，其作为一种能够发电的微生物，无论氧气浓度如何，都可以在土壤、废水和海水等任何环境中增殖，该种细菌因这种能够产生能源的能力已被广泛研究。

微生物燃料电池的机制是将阳极（负极）和阴极（正极）连接到用作燃料的有机物溶液中，然后将在阳极上生长的微生物分解有机物时产生的电子进行回收。然而，此前的微生物燃料电池都无法产生足以实用化的电流，这是因为能够穿过微生物膜到达阳极的电子很少。提高电子传输效率是实现实用化的一大课题。

因此，研究小组在由还原型石墨烯氧化物构成的电极中添加银纳米粒子。细菌通过分解有机物时产生的电子，将纳米粒子释放出的银离子还原成银纳米粒子后吸收进细胞内部。进入细菌内的银纳米粒子起到微细输电线的作用，从而电子被有效回收到阳极。

电荷提取效率得到大幅提高，可以将生成电子的80%以上输出到外部电路，产生最大功率密度为0.66 mW/cm²的电力。该值比传统微生物燃料电池的最高记录高出2倍以上。

本次研究极大推动了微生物燃料电池的开发，显示出实用化的可能性。

翻译：李释云

审校：李涵

贾陆叶

统稿：李淑珊

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