发表在《科学》杂志上的一项新研究描述了微生物燃料电池的发展——一种利用天然细菌从废水中的有机物质中提取电子以产生电流的技术。
众所周知，细菌种群可以通过分解有害化合物来帮助净化地下水，但新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。
该研究由加州大学洛杉矶分校的一个团队领导，专注于细菌属Shewanella，无论氧气含量如何，它都可以在所有类型的环境(包括土壤、废水和海水)中生长和繁殖。
一旦进入细菌内部，银粒子就会充当微观传输线，捕获细菌产生的更多电子
Shewanella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品。当细菌在电极上生长成薄膜时，可以捕获一些电子，形成微生物燃料电池来发电。
然而，由Shewanella oneidensis提供动力的微生物燃料电池以前没有从细菌中捕获足够的电流，无法使该技术在工业上实用。很少有电子能够以足够快的速度逃离细菌膜并进入电极以提供足够的电流和功率。
为了解决这个问题，研究人员将银纳米颗粒添加到由一种氧化石墨烯组成的电极中。纳米颗粒释放银离子，细菌利用代谢过程中产生的电子将银离子还原为银纳米颗粒，然后结合到细胞中。一旦进入细菌内部，银粒子就会充当微观传输线，捕获细菌产生的更多电子。
该研究的共同通讯作者段向峰在一份媒体声明中说：“将银纳米粒子加入细菌就像为电子创造了一条专用的快速通道，这使我们能够以更快的速度提取更多的电子。”
随着电子传输效率的大幅提高，由此产生的注入银的希瓦内拉薄膜将超过 80% 的代谢电子输出到外部电路，产生每平方厘米 0.66 毫瓦的功率——是之前基于微生物的燃料电池的最佳功率的两倍多。
随着电流的增加和效率的提高，研究表明，由银-希瓦氏菌混合细菌驱动的燃料电池可能为在实际环境中提供足够的功率输出铺平道路。
