自維持型MFC研究獲進展

據fuelcellsworks網站報道
，美國紐約州立大學賓漢姆頓分校研究人員近日在微生物燃料電池（MFC）研究上取得了新進展，首次通過兩種細菌的共生關係實現了MFC連續13天的發電。該研究成果日前已以“Self-sustaining, solar-driven bioelectricity generation in micro-sized microbial fuel cell using co-culture of heterotrophic and photosynthetic bacteria”為題公開發表在了《Power Source》雜誌上。

利用不同微生物協同作用將化學能轉化產生電能這樣的概念並不新鮮，但關於多種物生物協同發電的MFC技術目前尚處於探索階段，紐約州立大學研究人員首次成功將這一概念在MFC中予以實現。

光合細菌利用太陽光、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)水(shui)來(lai)合(he)成(cheng)自(zi)身(shen)所(suo)需(xu)能(neng)量(liang)
，而(er)異(yi)養(yang)菌(jun)必(bi)須(xu)以(yi)多(duo)種(zhong)有(you)機(ji)物(wu)為(wei)原(yuan)料(liao)或(huo)者(zhe)寄(ji)生(sheng)在(zai)光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)上(shang)，才(cai)能(neng)合(he)成(cheng)菌(jun)體(ti)成(cheng)分(fen)並(bing)獲(huo)得(de)能(neng)量(liang)。基(ji)於(yu)此(ci)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)在(zai)一(yi)個(ge)體(ti)積(ji)為(wei)90微(wei)升(sheng)的(de)電(dian)池(chi)腔(qiang)中(zhong)
，將(jiang)光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)與(yu)異(yi)養(yang)細(xi)菌(jun)混(hun)合(he)培(pei)養(yang)。光(guang)合(he)細(xi)菌(jun)在(zai)太(tai)陽(yang)光(guang)照(zhao)作(zuo)用(yong)，在(zai)電(dian)池(chi)腔(qiang)內(nei)產(chan)生(sheng)有(you)機(ji)物(wu)，為(wei)共(gong)生(sheng)的(de)異(yi)養(yang)細(xi)菌(jun)提(ti)供(gong)營(ying)養(yang)物(wu)質(zhi)
；然後通過細胞呼吸作用，異養細菌產生二氧化碳
，產生的二氧化碳又被光合細菌利用，從而在電池腔內實現共生循環。

當該共生循環啟動後
，研究人員停止為電池腔內的異養細菌提供額外的“食物”來源，而是通過光合細菌產生營養物質來維持異養細菌的新陳代謝過程。利用微生物新陳代謝過程實現在8μA/cm2的電流下連續13天發電。研究表明：利用光合細菌與異養細菌共生的MFC產生的電流大約是單獨利用光合細菌的MFC產生電流的70倍左右。

異養細菌型MFC能產生更多的能量，而光合細菌型MFC能夠實現能量自維持，通過這兩種微生物共生開發的MFC實現了上述兩種優勢的結合。

該研究雖然在MFC研究領域取得了進展，但該技術的實現仍存在一些挑戰，如：如何平衡兩種微生物的增長以最大限度地提高MFC性能，以及如何確保這種封閉微生物係統實現永久發電而不需要額外的維護。基於這些挑戰，後續大量的研究有待進行。