3D微型生物燃料電池

愛荷華州立大學的研究人員開發出了一種基於紙張的三維微型生物燃料電池（MFC）
，該電池可以利用毛細作用引導液體流動，使得燃料電池不需要消耗外來電力。他們的研究報告刊登在了最近的TECHNOLOGY雜誌上。

據悉
，新開發的微型燃料電池係統可以產生1.3μW的電能以及52.25μA的電流，功率密度達到25W/m3。由於該燃料電池不需要使用電力驅動液體流通
，故其產生的能量可全部被利用，這對該電池的進一步發展應用相當重要。

在(zai)微(wei)型(xing)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)，生(sheng)物(wu)層(ceng)起(qi)到(dao)了(le)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)，通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)生(sheng)物(wu)層(ceng)的(de)麵(mian)積(ji)以(yi)及(ji)厚(hou)度(du)可(ke)以(yi)使(shi)得(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)流(liu)。生(sheng)物(wu)層(ceng)有(you)助(zhu)於(yu)氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)分(fen)子(zi)吸(xi)附(fu)到(dao)電(dian)極(ji)上(shang)

，使(shi)得(de)微(wei)型(xing)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)有(you)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)。在(zai)生(sheng)物(wu)層(ceng)中(zhong)，細(xi)菌(jun)產(chan)生(sheng)電(dian)子(zi)的(de)是(shi)一(yi)個(ge)複(fu)雜(za)的(de)過(guo)程(cheng)
，其(qi)中(zhong)包(bao)含(han)有(you)不(bu)少(shao)酶(mei)催(cui)化(hua)的(de)反(fan)應(ying)。生(sheng)成(cheng)的(de)電(dian)子(zi)通(tong)過(guo)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)子(zi)轉(zhuan)移(yi)方(fang)式(shi)到(dao)達(da)陽(yang)極(ji)，這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)傳(chuan)遞(di)方(fang)式(shi)都(dou)是(shi)相(xiang)當(dang)複(fu)雜(za)的(de)

，並(bing)且(qie)每(mei)種(zhong)細(xi)菌(jun)電(dian)子(zi)傳(chuan)遞(di)的(de)方(fang)式(shi)都(dou)有(you)不(bu)同(tong)。以(yi)典(dian)型(xing)的(de)Shewanella Oneidensis MR-1細菌為例，有三種電子傳遞方式，包括直接接觸
、排泄可溶性氧化還原分子以及生物納米線傳導。在研究中

，有70%的電子通過排泄可溶性氧化還原分子的方式傳遞
，而直接接觸傳遞的電子對生產電流的大小影響很小。

過(guo)去(qu)基(ji)於(yu)紙(zhi)張(zhang)的(de)微(wei)型(xing)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)很(hen)少(shao)能(neng)持(chi)續(xu)數(shu)天(tian)，且(qie)沒(mei)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)時(shi)間(jian)讓(rang)生(sheng)物(wu)層(ceng)形(xing)成(cheng)，獲(huo)得(de)的(de)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)大(da)部(bu)分(fen)來(lai)自(zi)於(yu)細(xi)胞(bao)外(wai)的(de)電(dian)子(zi)傳(chuan)遞(di)

，這(zhe)並(bing)沒(mei)有(you)完(wan)全(quan)展(zhan)示(shi)出(chu)微(wei)型(xing)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)發(fa)電(dian)能(neng)力(li)。此(ci)次(ci)研(yan)究(jiu)揭(jie)示(shi)了(le)微(wei)型(xing)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)真(zhen)實(shi)發(fa)電(dian)能(neng)力(li)。愛(ai)荷(he)華(hua)州(zhou)立(li)大(da)學(xue)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)正(zheng)開(kai)發(fa)更(geng)好(hao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)以(yi)及(ji)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)輸(shu)出(chu)，控(kong)製(zhi)環(huan)境(jing)測(ce)試(shi)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)係(xi)統(tong)輸(shu)出(chu)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)的(de)結(jie)果(guo)。為(wei)了(le)使(shi)該(gai)電(dian)池(chi)有(you)更(geng)好(hao)的(de)實(shi)用(yong)性(xing)和(he)更(geng)低(di)的(de)成(cheng)本(ben)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)還(hai)將(jiang)研(yan)究(jiu)如(ru)何(he)去(qu)除(chu)電(dian)池(chi)中(zhong)的(de)Nafion和鐵氰化鉀。