利用孢子生成菌開發小型微生物燃料電池,並可望長期保存

 

刊登日期:2023/6/14
  • 字級

美國紐約州立大學賓漢頓分校(Binghamton University)開發了一項超小型攜帶式「微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell;MFC)」。微生物燃料電池利用了細菌分解有機物時產生的電流,而研究團隊採用藉由熱活化形成孢子的細菌,進而實現了長期保管與迅速啟動發電,並可望適用於荒野、災區等能源稀缺地區的LED燈、數位溫度計、鐘錶等低輸出功率設備。
 
微生物燃料電池產生的電力或電流較小,但仍足以驅動小功率設備,且因其可望取代活性污泥法,發展成為劃時代的廢水處理技術而受到關注。然而微生物燃料電池仍有細菌在短時間內死亡,無法保存至實際發電之際,或是即使可以保存細菌,但發揮發電機能所需時間仍過長等問題。
 
為了解決這些問題,研究團隊注意到在食品製造過程中經過滅菌後仍會長期存在並導致食物中毒的肉毒桿菌等可形成高耐熱性孢子的細菌。研究團隊將一種孢子生成菌「枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)」與特殊有機營養素結合,建置了一項硬幣大小的燃料電池裝置,並以高耐久性聚醯亞胺絕緣膠帶(Kapton Tape)予以密封。
 
經實證確認,當移除裝置上的膠帶後,開始吸收大氣中的水分,促使細菌孢子生成,並透過有機物的分解而產生了電力。結果顯示可得到0.4 mW/cm2的最大功率密度與2.2 mA/cm2的最大電流密度。此外,研究團隊發現孢子生成菌表現出因加熱而加速孢子形成的熱活性化現象,達到峰值發電的時間從1小時縮短至20分鐘。至於長期保管方面,亦已確認即使在室溫下存放1週後,發電量也僅下降2%。

資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/2305017_microbial-fuel-cell.html
分享