某些細(xì)菌在分解有機(jī)廢物時(shí),比如廢水中的廢物,會(huì)產(chǎn)生少量電力。例如,希瓦氏菌將有機(jī)物分解成小分子,這一代謝過(guò)程可產(chǎn)生電子。從本質(zhì)上說(shuō),這一過(guò)程形成了一個(gè)微生物“燃料電池”,當(dāng)讓細(xì)菌在電極上生長(zhǎng)成一層薄膜時(shí),就可以捕獲其所產(chǎn)生的電力。
然而在銀納米顆粒出現(xiàn)之前,細(xì)菌產(chǎn)生的電量還不足以使其成為有效的能源。
來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校的一支工程師和化學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在由某種石墨烯氧化物(碳氧氫化合物)構(gòu)成的電極中加入銀納米顆粒時(shí),納米顆粒釋放的銀離子會(huì)進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi),捕獲細(xì)菌產(chǎn)生的更多電子。
“活體能量回收系統(tǒng)利用廢水中的細(xì)菌,為環(huán)境可持續(xù)工作提供了一套組合拳”,合作通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系教授兼院長(zhǎng)YuHuang在一份擬定聲明中表示。“自然細(xì)菌群落可分解有害的化合物,幫助凈化地表水。現(xiàn)在,我們的研究工作也揭示了一種從此過(guò)程利用可再生能源的實(shí)用方法。”“在細(xì)菌中加入銀納米顆粒就像是為電子開(kāi)辟了一個(gè)專(zhuān)用快速通道”,該研究其他通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分?;瘜W(xué)與生物學(xué)教授XiangfengDuan表示。“希瓦氏菌-銀微生物燃料電池(MFC)產(chǎn)生了最高3.85毫安/平方厘米的電流密度與0.66毫瓦/平方厘米的功率密度……
這些數(shù)值都大大高于目前最好的MFC電池”,這支團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上寫(xiě)道。“加入銀納米顆粒之后,希瓦氏菌薄膜將電力輸出增大了80%以上。”
研究作者指出,這項(xiàng)研究得到了美國(guó)海軍研究辦公室的支持,未來(lái)進(jìn)一步研究可以從有機(jī)廢物處理廠(chǎng)中大規(guī)模發(fā)電。