注入银的细菌可以提高燃料电池的效率

微生物燃料电池直接将储存在有机物中的化学能(如废水中的化学能)转化为电能。它们对废水处理和发电应用都很有意义。

加州大学洛杉矶分校的工程师黄宇教授说:“利用废水中发现的细菌进行生物能量回收系统，为环境可持续发展提供了一记组合拳。”“细菌的自然种群可以通过分解有害化合物来帮助净化地下水。”

“现在，我们的研究还展示了一种从这一过程中利用可再生能源的实用方法。”

加州大学洛杉矶分校的研究人员专注于细菌属Shewanella由于它们的发电能力和惊人的耐寒性，它们吸引了相当多的关注:它们可以在所有类型的环境中生长和茁壮成长，包括土壤、废水和海水，而不受氧气水平的影响。这个属的物种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物。当细菌以薄膜的形式在电极上生长时，一些电子可以被捕获，形成一个发电的“微生物燃料电池”。

微生物燃料电池由Shewanella oneidensis然而，科学家们还没有从细菌中捕获到足够的电流，使这项技术在工业上可行。这是因为很少有电子能够足够快地逃离细菌膜并进入电极。“目前的(微生物燃料电池)通常表现出令人不满意的低功率密度，这在很大程度上受到缓慢的跨膜和细胞外电子转移过程的限制，”作者在他们的论文中写道科学纸。

为了解决这个问题，研究人员在氧化石墨烯电极上添加了银纳米颗粒。纳米颗粒释放银离子，细菌在代谢过程中释放电子，将其还原为银纳米颗粒，然后将其合并到细胞中。一旦进入细菌体内，银粒子就能有效地充当传输线，捕获更多的代谢电子。

化学家段翔峰教授解释说:“向细菌中添加银纳米颗粒就像为电子创建一个专用的快速通道，这使我们能够以更快的速度提取更多的电子。”

由此产生的Shewanella薄膜将80%以上的代谢电子输出到外部电路，每平方厘米产生0.66毫瓦的功率。这是之前微生物燃料电池效率记录的两倍多，这表明利用细菌产生电流在某些实际应用中是可能的。