利用异化金属还原菌构建含糖微生物燃料电池

Abstract

环境中的一些微生物通过还原金属氧化物进行无氧呼吸，而石墨电极与金属氧化物相似，也可以作为这类微生物呼吸作用的最终电子受体，利用这类微生物构建微生物燃料电池，以糖类物质为燃料，对电池产电情况、产电原理进行研究。实验结果表明，以Rhodoferax ferrireducens为产电微生物，在外接电阻510Ω条件下，以葡萄糖为燃料，常温下产生的电流密度迭158mA/m^2（平台电压为0．46V，电极有效接触表面积为57cm^2），且循环性能良好。更换燃料为其它糖，发现微生物可以利用多种糖进行产电；通过SEN观察发现大量微生物吸附在石墨电极上，用Bradford法对运行20d后电池的细胞量进行定量，测得悬浮细胞蛋白浓度为140mg／L，吸附在电极上的生物量为1180mg／m^2。通过数据采集分析和细菌还原实验，发现吸附在电极上的微生物对电压的产生贡献最大，具有电化学和生物学活性；悬浮细胞对产电贡献很小，不具有电化学和生物学活性