Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с микробных топливных элементов )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Микробный топливный элемент ( МФЦ ) является био- электрохимической системы [1] , что приводит в действии электрического тока с помощью бактерий и высокой энергия окислитель , таких как O 2 , [2] , имитирующие бактериальные взаимодействия найдены в природе . МФЦ можно разделить на две основные категории: опосредованные и неопосредованные. Первые, продемонстрированные МФК в начале 20 - го века, использовали медиатор: химическое вещество , которое переносит электроны от бактерий в клетке к аноду. Непосредственные МФЦ возникли в 1970-х годах; в этом типе MFC бактерии обычно имеют электрохимически активные окислительно-восстановительные белки.такие как цитохромы на их внешней мембране, которые могут переносить электроны непосредственно на анод. [3] [4] В 21 - й МФЦ века начали находить коммерческое применение в очистке сточных вод. [5]

История [ править ]

Идея использования микробов для производства электричества возникла в начале двадцатого века. Майкл Крессе Поттер инициировал эту тему в 1911 году. [6] Поттеру удалось получить электричество из Saccharomyces cerevisiae , но эта работа получила мало внимания. В 1931 году Барнетта Коэна создал микробных половину топливных элементов , которые, при их последовательном соединении, были способны производить более 35 вольт только с током 2 мА . [7]

Исследование DelDuca et al. использовал водород, полученный при ферментации глюкозы Clostridium butyricum, в качестве реагента на аноде водородно-воздушного топливного элемента. Хотя клетка функционировала, она была ненадежной из-за нестабильного характера производства водорода микроорганизмами. [8] Эта проблема была решена Suzuki et al. в 1976 г. [9], который годом позже создал успешную конструкцию MFC. [10]

В конце 1970-х годов мало что было известно о том, как работают микробные топливные элементы. Эта концепция была изучена Робином М. Алленом, а затем Х. Питером Беннетто. Люди рассматривали топливные элементы как возможный метод производства электроэнергии для развивающихся стран. Работа Беннетто, начатая в начале 1980-х, помогла понять, как работают топливные элементы, и его заметили многие [ кто? ] как главный авторитет в этой теме.

В мае 2007 года Университет Квинсленда , Австралия, завершил разработку прототипа MFC в сотрудничестве с Foster's Brewing . Прототип объемом 10 л преобразовывал сточные воды пивоварни в углекислый газ, чистую воду и электричество. У группы были планы создать пилотную модель для предстоящей международной конференции по биоэнергетике. [11]

Определение [ править ]

Микробный топливный элемент (MFC) - это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую под действием микроорганизмов . [12] Эти электрохимические ячейки построены с использованием биоанода и / или биокатода. Большинство MFC содержат мембрану для разделения отсеков анода (где происходит окисление) и катода (где происходит восстановление). Электроны, образующиеся во время окисления, передаются непосредственно на электрод или к окислительно-восстановительным медиаторам. Электронный поток перемещается на катод. Баланс заряда системы поддерживается ионным движением внутри клетки, обычно через ионную мембрану. В большинстве МФЦ используется органический донор электронов.который окисляется с образованием CO 2 , протонов и электронов. Сообщалось о других донорах электронов, таких как соединения серы или водород. [13] Катодная реакция использует различные акцепторы электронов, чаще всего кислород (O 2 ). Другие изученные акцепторы электронов включают восстановление металлов восстановлением [14] воды до водорода, [15] восстановление нитратов и восстановление сульфатов.

Приложения [ править ]

Производство электроэнергии [ править ]

MFC привлекательны для приложений по выработке электроэнергии, которые требуют только низкого энергопотребления, но в которых замена батарей может оказаться непрактичной, например, в беспроводных сенсорных сетях. [16] [17] [18] Беспроводные датчики, работающие от микробных топливных элементов, затем могут быть использованы, например, для удаленного мониторинга (сохранения). [19]

Практически любой органический материал может быть использован для питания топливного элемента, включая элементы связи с установками очистки сточных вод . Сточные воды химических процессов [20] [21] и синтетические сточные воды [22] [23] использовались для производства биоэлектричества в двух- и однокамерных безмедиаторных МФЦ (графитовых электродах без покрытия).

Более высокая выработка энергии наблюдалась при использовании графитового анода, покрытого биопленкой . [24] [25] Выбросы топливных элементов находятся в пределах нормативных ограничений. [26] MFC преобразовывают энергию более эффективно, чем стандартные двигатели внутреннего сгорания , которые ограничены КПД Карно . Теоретически эффективность использования энергии МФЦ превышает 50%. [27] Розендал добился преобразования энергии в водород в 8 раз больше, чем при использовании традиционных технологий производства водорода.

Однако MFC могут работать и в меньшем масштабе. В некоторых случаях электроды должны быть толщиной всего 7 мкм и длиной 2 см [28] , так что MFC может заменить батарею. Он обеспечивает возобновляемую форму энергии и не требует подзарядки.

МФЦ хорошо работают в мягких условиях, от 20 ° C до 40 ° C, а также при pH около 7. [29] Им не хватает стабильности, необходимой для длительного использования в медицине, например, в кардиостимуляторах .

Электростанции могут быть основаны на водных растениях, таких как водоросли. Если система расположена рядом с существующей энергосистемой, система MFC может совместно использовать свои линии электропередач. [30]

Образование [ править ]

Микробные топливные элементы на основе почвы служат образовательными инструментами, поскольку они охватывают множество научных дисциплин (микробиология, геохимия, электротехника и т. Д.) И могут быть изготовлены с использованием общедоступных материалов, таких как почвы и предметы из холодильника. Доступны комплекты для проектов по домашним наукам и классных комнат. [31] Одним из примеров использования микробных топливных элементов в классе является учебная программа IBET (интегрированная биология, английский язык и технологии) для средней школы науки и технологий Томаса Джефферсона . Также доступны несколько обучающих видео и статей о Международном обществе микробной электрохимии и технологии (ISMET Society) " [32] ".

Биосенсор [ править ]

Основная статья: Биосенсор

Ток, генерируемый микробным топливным элементом, прямо пропорционален содержанию органических веществ в сточных водах, используемых в качестве топлива. MFC могут измерять концентрацию растворенных веществ в сточных водах (т. Е. В качестве биосенсора ). [33]

Сточные воды обычно оцениваются по значениям биохимической потребности в кислороде (БПК). [ требуется пояснение ] Значения БПК определяются путем инкубации образцов в течение 5 дней с надлежащим источником микробов, обычно с активным илом, собранным с очистных сооружений.

Датчик БПК типа MFC может предоставлять значения БПК в реальном времени. Кислород и нитрат мешают предпочтительным акцепторам электронов по сравнению с анодом, уменьшая генерацию тока от MFC. Датчики MFC BOD занижают значения BOD в присутствии этих акцепторов электронов. Этого можно избежать, подавляя аэробное и нитратное дыхание в MFC с помощью ингибиторов терминальной оксидазы, таких как цианид и азид . [34] Такие датчики БПК коммерчески доступны.

ВМС США рассматривают микробные топливные элементы для датчиков окружающей среды. Использование микробных топливных элементов для питания датчиков окружающей среды могло бы обеспечивать питание в течение более длительных периодов времени и обеспечивать сбор и извлечение подводных данных без проводной инфраструктуры. Энергии, создаваемой этими топливными элементами, достаточно для поддержания работы датчиков после первоначального запуска. [35] Из-за подводных условий (высокие концентрации соли, колебания температуры и ограниченное количество питательных веществ) ВМС могут использовать МФЦ со смесью солеустойчивых микроорганизмов. Смесь позволит более полно использовать доступные питательные вещества. Shewanella oneidensis является их основным кандидатом, но может включать других устойчивых к жаре и холодуShewanella spp . [36]

Был разработан первый автономный биосенсор БПК / ХПК с автономным питанием, который позволяет обнаруживать органические загрязнители в пресной воде. Датчик полагается только на мощность, вырабатываемую MFC, и работает непрерывно без технического обслуживания. Биосенсор включает сигнал тревоги, чтобы сообщить об уровне загрязнения: повышенная частота сигнала предупреждает о более высоком уровне загрязнения, а низкая частота сообщает о низком уровне загрязнения. [37]

Биологическое восстановление [ править ]

В 2010 г. A. ter Heijne et al. [38] сконструировали устройство, способное производить электричество и восстанавливать ионы Cu 2+ до металлической меди.

Было продемонстрировано, что микробные электролизеры производят водород. [39]

Очистка сточных вод [ править ]

МФУ используются при очистке воды для сбора энергии с использованием анаэробного сбраживания . Этот процесс также может уменьшить количество болезнетворных микроорганизмов. Однако для этого требуется температура выше 30 градусов C и требуется дополнительная ступень для преобразования биогаза в электричество. Спиральные прокладки могут использоваться для увеличения выработки электроэнергии за счет создания спирального потока в MFC. Масштабирование MFC представляет собой сложную задачу из-за проблем с выходной мощностью при большей площади поверхности. [40]

Типы [ править ]

Посредник [ править ]

Большинство микробных клеток электрохимически неактивны. Переносу электронов от микробных клеток к электроду способствуют такие медиаторы, как тионин , метилвиологен , метиловый синий , гуминовая кислота и нейтральный красный . [41] [42] Большинство доступных медиаторов дороги и токсичны.

Без посредников [ править ]

Растительный микробный топливный элемент (PMFC)

В микробных топливных элементах без медиатора используются электрохимически активные бактерии для передачи электронов к электроду (электроны переносятся непосредственно от бактериального респираторного фермента к электроду). Среди электрохимически активных бактерий Shewanella putrefaciens , [43] Aeromonas hydrophila [44] и другие. Некоторые бактерии способны передавать свою продукцию электронов через пили на своей внешней мембране. Безмедиаторные МФЦ менее хорошо охарактеризованы, например, штамм бактерий, используемых в системе, тип ионообменной мембраны и системные условия (температура, pH и т. Д.)

Микробные топливные элементы, не содержащие медиатора, могут работать на сточных водах и получать энергию непосредственно от определенных растений и O 2 . Эта конфигурация известна как топливный элемент на основе микробов растений. Возможные растения: тростник душистый , корноблочный , рис, томаты, люпин и водоросли . [45] [46] [47] Учитывая, что энергия поступает от живых растений ( производство энергии in situ ), этот вариант может обеспечить экологические преимущества.

Микробный электролиз [ править ]

Основная статья: Ячейка для микробного электролиза

Одним из вариантов MFC без медиатора является ячейка для микробного электролиза (MEC). В то время как MFC вырабатывают электрический ток в результате бактериального разложения органических соединений в воде, MEC частично обращают вспять процесс образования водорода или метана, подавая напряжение на бактерии. Это дополняет напряжение, генерируемое микробным разложением органических веществ, что приводит к электролизу воды или образованию метана. [48] [49] Полное изменение принципа MFC обнаружено в микробном электросинтезе , при котором углекислый газ восстанавливается бактериями с помощью внешнего электрического тока с образованием многоуглеродных органических соединений. [50]

На основе почвы [ править ]

МФЦ на почвенной основе

Почва основанное микробные топливные элементы придерживаться основных принципов MFC, в результате чего почва действует как богатых питательными веществами анодных средств массовой информации, инокулята и протонной обменной мембраной (ПОМ). Анод размещен на определенной глубине в почве, в то время как катодные лежит на верхней почвы и подвергается воздействию воздуха.

Почвы естественным образом изобилуют разнообразными микробами , включая электрогенные бактерии, необходимые для MFC, и полны сложных сахаров и других питательных веществ, которые накапливаются в результате разложения растительных и животных материалов. Более того, присутствующие в почве аэробные (потребляющие кислород) микробы действуют как кислородный фильтр, во многом подобно дорогим материалам PEM, используемым в лабораторных системах MFC, которые вызывают уменьшение окислительно-восстановительного потенциала почвы с большей глубиной. Почвенные МФЦ становятся популярными образовательными инструментами для научных классов. [31]

Осадочные микробные топливные элементы (SMFC) применялись для очистки сточных вод . Простые SMFC могут генерировать энергию при обеззараживании сточных вод . Большинство таких SMFC содержат растения, имитирующие построенные водно-болотные угодья. К 2015 году испытания SMFC достигли более 150 л. [51]

В 2015 году исследователи анонсировали приложение SMFC, которое извлекает энергию и заряжает аккумулятор . Соли в воде диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы, перемещаются и прилипают к соответствующим отрицательным и положительным электродам, заряжая аккумулятор и делая возможным удаление соли, вызывая микробное емкостное опреснение . Микробы производят больше энергии, чем требуется для процесса опреснения. [52]В 2020 году в рамках европейского исследовательского проекта удалось превратить морскую воду в пресную воду для потребления человеком с потреблением энергии около 0,5 кВтч / м3, что представляет собой сокращение текущего потребления энергии на 85% по сравнению с современными технологиями опреснения. Кроме того, биологический процесс, в результате которого получают энергию, одновременно очищает остаточную воду для ее сброса в окружающую среду или повторного использования в сельскохозяйственных / промышленных целях. Это было достигнуто в инновационном центре опреснения воды, который Aqualia открыл в Дении, Испания, в начале 2020 года. [53]

Фототрофная биопленка [ править ]

Фототрофные биопленочные МФЦ (нер) используют фототрофный биопленочный анод, содержащий фотосинтетические микроорганизмы, такие как хлорофита и конфетьянофита . Они осуществляют фотосинтез и, таким образом, производят органические метаболиты и отдают электроны. [54]

Одно исследование показало, что PBMFC демонстрируют плотность мощности, достаточную для практического применения. [55]

Подкатегория фототрофных MFC, которые используют чисто кислородный фотосинтетический материал на аноде, иногда называют биологическими фотоэлектрическими системами. [56]

Нанопористая мембрана [ править ]

Военно - морской исследовательской лаборатории США разработали нанопористых мембран микробных топливных элементов , которые используют не-PEM для создания пассивной диффузии внутри клетки. [57] Мембрана представляет собой фильтр из непористого полимера ( нейлона , целлюлозы или поликарбоната ). Он предлагает сравнимую плотность мощности с Nafion (хорошо известный PEM) с большей прочностью. Пористые мембраны обеспечивают пассивную диффузию, тем самым снижая мощность, необходимую для MFC, чтобы поддерживать PEM в активном состоянии и увеличивая общий выход энергии. [58]

МФЦ, в которых не используется мембрана, могут распространять анаэробные бактерии в аэробной среде. Однако безмембранные МФЦ подвергаются катодному загрязнению местными бактериями и микробами, обеспечивающими питание. Новая пассивная диффузия нанопористых мембран может обеспечить преимущества безмембранного МФЦ, не беспокоясь о загрязнении катода.

Нанопористые мембраны также в одиннадцать раз дешевле, чем Nafion (Nafion-117, 0,22 долл. США / см 2 по сравнению с поликарбонатом, <0,02 долл. США / см 2 ). [59]

Керамическая мембрана [ править ]

Мембраны PEM можно заменить керамическими материалами. Стоимость керамической мембраны может составлять всего 5,66 долл. / М 2 . Макропористая структура керамических мембран обеспечивает хороший перенос ионных частиц. [60]

Материалы, которые успешно используются в керамических МФЦ, - это фаянс , глинозем , муллит , пирофиллит и терракота . [60] [61] [62]

Процесс генерации [ править ]

Когда микроорганизмы потребляют такое вещество, как сахар, в аэробных условиях, они производят углекислый газ и воду . Однако, когда кислород отсутствует, они производят углекислый газ, водороды ( ионы водорода ) и электроны , как описано ниже: [63]

C 12 H 22 O 11 + 13H 2 O → 12CO 2 + 48H + + 48e -

 

 

 

 

( Уравнение 1 )

Микробные топливные элементы используют неорганические медиаторы, чтобы задействовать цепь переноса электронов клеток и направлять производимые электроны. Медиатор проникает через липидные мембраны наружных клеток и наружную мембрану бактерий ; затем он начинает высвобождать электроны из цепи переноса электронов, которые обычно поглощаются кислородом или другими промежуточными продуктами.

Теперь восстановленный медиатор покидает ячейку с электронами, которые он переносит на электрод; этот электрод становится анодом. Освобождение электронов возвращает медиатор в его исходное окисленное состояние, и этот процесс можно повторить. Это может произойти только в анаэробных условиях ; если кислород присутствует, он будет собирать электроны, так как имеет большую электроотрицательность .

При работе MFC анод является конечным акцептором электронов, распознаваемым бактериями в анодной камере. Следовательно, микробная активность сильно зависит от окислительно-восстановительного потенциала анода. Михаэлис-Ментна кривая получена между анодным потенциалом и выходной мощностью с ацетатом управляемого общества MFC. Критический анодный потенциал, по-видимому, обеспечивает максимальную выходную мощность. [64]

Потенциальные медиаторы включают натуральный красный, метиленовый синий, тионин и резоруфин. [65]

Организмы, способные производить электрический ток, называются экзоэлектрогенами . Чтобы превратить этот ток в полезное электричество, экзоэлектрогены должны быть размещены в топливном элементе.

Медиатор и микроорганизм, такой как дрожжи, смешиваются вместе в растворе, к которому добавлен субстрат, такой как глюкоза . Эта смесь помещается в герметичную камеру, чтобы остановить проникновение кислорода, тем самым заставляя микроорганизмы выполнять анаэробное дыхание . В раствор помещается электрод, который действует как анод.

Во второй камере MFC находится еще один раствор и положительно заряженный катод. Это эквивалент поглощения кислорода в конце цепи переноса электронов вне биологической клетки. Раствор представляет собой окислитель, который улавливает электроны на катоде. Как и в случае с электронной цепью в дрожжевой клетке, это могут быть различные молекулы, такие как кислород, хотя более удобным вариантом является твердый окислитель, который требует меньшего объема. O 2 [2] или твердый окислитель обеспечивает большую часть химической энергии, приводящей в действие элемент.

Два электрода соединяются проводом (или другим токопроводящим путем). Завершает цепь и соединяет две камеры солевой мостик или ионообменную мембрану. Эта последняя особенность позволяет производить протоны, как описано в формуле. 1 , переходить из анодной камеры в катодную.

Восстановленный медиатор переносит электроны от ячейки к электроду. Здесь медиатор окисляется, поскольку он откладывает электроны. Затем они текут по проводу ко второму электроду, который действует как сток электронов. Отсюда они переходят в окислитель. Также ионы / протоны водорода перемещаются от анода к катоду через протонообменную мембрану, такую ​​как Nafion . Они перейдут к более низкому градиенту концентрации и объединятся с кислородом, но для этого им понадобится электрон. Это генерирует ток, а водород используется для поддержания градиента концентрации.

Было обнаружено, что биомасса водорослей дает высокую энергию при использовании в качестве субстрата в микробных топливных элементах. [66]

См. Также [ править ]

  • Биобатарея
  • Кабельные бактерии
  • Темное брожение
  • Электрогидрогенез
  • Электрометаногенез
  • Производство ферментативного водорода
  • Глоссарий терминов топливных элементов
  • Гипотеза водорода
  • Водородные технологии
  • Фотоферментация

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эбрахими, Атиех; Наджафпур, Гасем Д.; Юсефи Кебрия, Дарьюш (2018). «Характеристики микробной опреснительной ячейки для удаления солей и выработки энергии с использованием различных растворов католита». Опреснение . 432 : 1–9. DOI : 10.1016 / j.desal.2018.01.002 .
  2. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2020). «Кислород высокоэнергетической Молекулы Powering комплекса многоклеточный: Основные поправки к традиционной биоэнергетике» ACS Omega 5 :. 2221-2233 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  3. ^ Бадвал, Сухвиндер П. С.; Giddey, Sarbjit S; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд I; Холленкамп, Энтони Ф (2014). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии» . Границы химии . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh .... 2 ... 79B . DOI : 10.3389 / fchem.2014.00079 . PMC 4174133 . PMID 25309898 .  
  4. ^ Мин, Букки; Ченг, Шаоань; Логан, Брюс Э (2005). «Производство электроэнергии с использованием мембранных микробных топливных элементов и соляных мостиков». Исследования воды . 39 (9): 1675–86. DOI : 10.1016 / j.watres.2005.02.002 . PMID 15899266 . 
  5. ^ "Пилотный завод MFC на пивоварне Фостерс" . Архивировано из оригинала на 2013-04-15 . Проверено 9 марта 2013 .
  6. ^ Поттер, MC (1911). «Электрические эффекты, сопровождающие разложение органических соединений» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 84 (571): 260–76. Bibcode : 1911RSPSB..84..260P . DOI : 10,1098 / rspb.1911.0073 . JSTOR 80609 . 
  7. ^ Коэн, Б. (1931). «Бактериальная культура как электрическая полуклетка». Журнал бактериологии . 21 : 18–19.
  8. ^ DelDuca, М., Friscoe, JM и Zurilla, RW (1963). Развитие промышленной микробиологии. Американский институт биологических наук , 4, стр. 81–84.
  9. ^ Karube, I .; Matasunga, T .; Suzuki, S .; Цуру, С. (1976). «Непрерывное производство водорода иммобилизованными целыми клетками Clostridium butyricum ». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы . 24 (2): 338–343. DOI : 10.1016 / 0304-4165 (76) 90376-7 . PMID 9145 . 
  10. ^ Карубе, Исао; Мацунага, Тадаши; Цуру, Шинья; Судзуки, Шуичи (ноябрь 1977 г.). «Биохимические клетки, использующие иммобилизованные клетки Clostridium butyricum ». Биотехнология и биоинженерия . 19 (11): 1727–1733. DOI : 10.1002 / bit.260191112 .
  11. ^ «Создание устойчивого энергетического решения» . Университет Квинсленда, Австралия . Проверено 26 августа 2014 .
  12. ^ Аллен, RM; Беннетто, HP (1993). «Микробные топливные элементы: производство электроэнергии из углеводов». Прикладная биохимия и биотехнология . 39–40: 27–40. DOI : 10.1007 / bf02918975 . S2CID 84142118 . 
  13. ^ Пант, D .; Van Bogaert, G .; Diels, L .; Ванброеховен, К. (2010). «Обзор субстратов, используемых в микробных топливных элементах (MFC) для устойчивого производства энергии». Биоресурсные технологии . 101 (6): 1533–43. DOI : 10.1016 / j.biortech.2009.10.017 . PMID 19892549 . 
  14. ^ Lu, Z .; Chang, D .; Ma, J .; Хуанг, G .; Cai, L .; Чжан, Л. (2015). «Поведение ионов металлов в биоэлектрохимических системах: обзор». Журнал источников энергии . 275 : 243–260. Bibcode : 2015JPS ... 275..243L . DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2014.10.168 .
  15. ^ Ой, S .; Логан, BE (2005). «Производство водорода и электроэнергии из сточных вод пищевой промышленности с использованием технологий ферментации и микробных топливных элементов». Исследования воды . 39 (19): 4673–4682. DOI : 10.1016 / j.watres.2005.09.019 . PMID 16289673 . 
  16. ^ Subhas C Mukhopadhyay; Джо-Эйр Цзян (2013). «Применение микробных топливных элементов в сетях датчиков мощности для экологического мониторинга». Беспроводные сенсорные сети и экологический мониторинг . Умные датчики, измерения и приборы. 3 . Ссылка Springer. С. 151–178. DOI : 10.1007 / 978-3-642-36365-8_6 . ISBN 978-3-642-36365-8.
  17. ^ Ван, Виктор Бочуан; Чуа, Сон-Линь; Цай, Чжао; Сивакумар, Кришнакумар; Чжан, Цичунь; Кьеллеберг, Стаффан; Цао, Бин; Лу, Сай Чи Иоахим; Ян, Лян (2014). «Стабильный синергетический микробный консорциум для одновременного удаления азокрасителя и выработки биоэлектричества». Биоресурсные технологии . 155 : 71–6. DOI : 10.1016 / j.biortech.2013.12.078 . PMID 24434696 . 
  18. ^ Ван, Виктор Бочуан; Чуа, Сон-Линь; Цао, Бин; Севиур, Томас; Несатый Виктор Ж .; Марсили, Энрико; Кьеллеберг, Стаффан; Гивсков Михаил; Толкер-Нильсен, Тим; Песня, Хао; Лу, Иоахим Сай Чи; Ян, Лян (2013). "Разработка пути биосинтеза PQS для увеличения производства биоэлектричества в микробных топливных элементах Pseudomonas aeruginosa" . PLOS ONE . 8 (5): e63129. Bibcode : 2013PLoSO ... 863129W . DOI : 10.1371 / journal.pone.0063129 . PMC 3659106 . PMID 23700414 .  
  19. ^ Экспонат Rainforest Life London Зоопарка
  20. ^ Венката Мохан, S; Моханакришна, G; Srikanth, S; Сарма, ПН (2008). «Использование биоэлектричества в микробных топливных элементах (MFC) с использованием аэрированного катода посредством анаэробной обработки химических сточных вод с использованием селективно обогащенного водорода, производящего смешанные консорциумы». Топливо . 87 (12): 2667–76. DOI : 10.1016 / j.fuel.2008.03.002 .
  21. ^ Венката Мохан, S; Моханакришна, G; Редди, Б. Пурушотам; Сараванан, Р. Сарма, ПН (2008). «Производство биоэлектричества от химической очистки сточных вод в безмедиаторных (анодных) микробных топливных элементах (MFC) с использованием селективно обогащенного водорода, производящего смешанную культуру в ацидофильном микроокружении». Журнал биохимической инженерии . 39 : 121–30. DOI : 10.1016 / j.bej.2007.08.023 .
  22. ^ Мохан, С. Венката; Veer Raghavulu, S .; Srikanth, S .; Сарма, ПН (25 июня 2007 г.). «Производство биоэлектричества микробным топливным элементом без медиатора в ацидофильных условиях с использованием сточных вод в качестве субстрата: влияние скорости загрузки субстрата». Современная наука . 92 (12): 1720–6. JSTOR 24107621 . 
  23. ^ Венката Мохан, S; Сараванан, Р. Рагхавулу, С. Вир; Моханакришна, G; Сарма, ПН (2008). «Производство биоэлектричества от очистки сточных вод в двухкамерном микробном топливном элементе (MFC) с использованием селективно обогащенной смешанной микрофлоры: эффект католита». Биоресурсные технологии . 99 (3): 596–603. DOI : 10.1016 / j.biortech.2006.12.026 . PMID 17321135 . 
  24. ^ Венката Мохан, S; Вир Рагхавулу, S; Сарма, ПН (2008). «Биохимическая оценка процесса производства биоэлектричества при анаэробной очистке сточных вод в однокамерном микробном топливном элементе (MFC), использующем мембрану из стекловаты». Биосенсоры и биоэлектроника . 23 (9): 1326–32. DOI : 10.1016 / j.bios.2007.11.016 . PMID 18248978 . 
  25. ^ Венката Мохан, S; Вир Рагхавулу, S; Сарма, ПН (2008). «Влияние роста анодной биопленки на производство биоэлектричества в однокамерном микробном топливном элементе без медиатора с использованием смешанных анаэробных консорциумов». Биосенсоры и биоэлектроника . 24 (1): 41–7. DOI : 10.1016 / j.bios.2008.03.010 . PMID 18440217 . 
  26. ^ Choi, Y .; Юнг, S .; Ким, С. (2000). «Разработка микробных топливных элементов с использованием бюллетеня Proteus Vulgaris Корейского химического общества». 21 (1): 44–8. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  27. ↑ Юэ и Лоутер, 1986
  28. ^ Чен, Т .; Бартон, Южная Каролина; Биньямин, Г .; Gao, Z .; Zhang, Y .; Kim, H.-H .; Хеллер, А. (сентябрь 2001 г.). «Миниатюрный биотопливный элемент». J Am Chem Soc . 123 (35): 8630–1. DOI : 10.1021 / ja0163164 . PMID 11525685 . 
  29. ^ Буллен RA, Arnot TC, Lakeman JB, Уолш FC (2006). «Биотопливные элементы и их развитие» (PDF) . Биосенсоры и биоэлектроника . 21 (11): 2015–45. DOI : 10.1016 / j.bios.2006.01.030 . PMID 16569499 .  
  30. ^ Eos журнал, Waterstof ПИФ гет riool, июнь 2008
  31. ^ a b MudWatt. «Научный комплект MudWatt» . MudWatt .
  32. ^ "ИСМЕТ" .
  33. ^ Ким, BH .; Chang, IS .; Gil, GC .; Парк, HS .; Ким, HJ. (Апрель 2003 г.). «Новый датчик БПК (биологическая потребность в кислороде), использующий микробный топливный элемент без медиатора». Письма о биотехнологии . 25 (7): 541–545. DOI : 10,1023 / A: 1022891231369 . PMID 12882142 . S2CID 5980362 .  
  34. ^ Чанг, Ин Сеоп; Мун, Хёнсу; Чан, Джэ Гён; Ким, Бён Хонг (2005). «Повышение эффективности микробного топливного элемента в качестве датчика БПК с использованием ингибиторов дыхания». Биосенсоры и биоэлектроника . 20 (9): 1856–9. DOI : 10.1016 / j.bios.2004.06.003 . PMID 15681205 . 
  35. ^ Гонг Ю., Radachowsky, SE, Вольф, М., Нильсен, ME, Girguis, PR, и Реймерс, CE (2011). «Бентический микробный топливный элемент в качестве прямого источника энергии для акустического модема и системы датчика кислорода / температуры в морской воде». Наука об окружающей среде и технологии . 45 (11): 5047–53. Bibcode : 2011EnST ... 45.5047G . DOI : 10.1021 / es104383q . PMID 21545151 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  36. ^ Biffinger, JC, Little, Б., Pietron, J., Рэй Р., Ringeisen, BR (2008). «Аэробные миниатюрные микробные топливные элементы». Обзор NRL : 141–42.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  37. ^ Пастернак, Гжегож; Гринман, Джон; Иеропулос, Иоаннис (01.06.2017). «Автономный биосенсор биологической потребности в кислороде для онлайн-мониторинга качества воды» . Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 244 : 815–822. DOI : 10.1016 / j.snb.2017.01.019 . ISSN 0925-4005 . PMC 5362149 . PMID 28579695 .   
  38. ^ Heijne, Annemiek Ter; Лю, Фэй; Вейден, Рената ван дер; Вейма, Ян; Buisman, Cees JN; Хамелерс, Хубертус В.М. (2010). «Извлечение меди в сочетании с производством электроэнергии в микробном топливном элементе». Наука об окружающей среде и технологии . 44 (11): 4376–81. Bibcode : 2010EnST ... 44.4376H . DOI : 10.1021 / es100526g . PMID 20462261 . 
  39. ^ Гейдрих, Э. С; Дольфинг, Дж; Скотт, К; Эдвардс, S. R; Джонс, К; Кертис, Т. П. (2012). «Производство водорода из бытовых сточных вод в опытной ячейке микробиологического электролиза». Прикладная микробиология и биотехнология . 97 (15): 6979–89. DOI : 10.1007 / s00253-012-4456-7 . PMID 23053105 . S2CID 15306503 .  
  40. Перейти ↑ Zhang, Fei, He, Zhen, Ge, Zheng (2013). «Использование микробных топливных элементов для обработки сырого ила и первичных стоков для производства биоэлектричества». Департамент гражданского строительства и механики; Университет Висконсина - Милуоки .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  41. ^ Делани, GM; Беннетто, HP; Мейсон-младший; Ролик, SD; Стирлинг, Дж. Л.; Терстон, CF (2008). «Связь с переносом электронов в микробных топливных элементах. 2. Характеристики топливных элементов, содержащих выбранные комбинации микроорганизм-медиатор-субстрат». Журнал химической технологии и биотехнологии. Биотехнология . 34 : 13–27. DOI : 10.1002 / jctb.280340104 .
  42. ↑ Литгоу, AM, Ромеро, Л., Санчес, И.К., Соуто, Ф.А., и Вега, Калифорния (1986). Перехват электрон-транспортной цепи у бактерий с помощью гидрофильных окислительно-восстановительных медиаторов. J. Chem. Исследования, (S): 178–179.
  43. ^ Ким, BH; Kim, HJ; Хен, MS; Парк, DH (1999a). « Прямая электродная реакция бактерии, восстанавливающей Fe (III), Shewanella putrefacience» (PDF) . J Microbiol Biotechnol . 9 : 127–131. Архивировано из оригинального (PDF) на 2004-09-08.
  44. ^ Фам, Калифорния; Юнг, SJ; Phung, NT; Lee, J .; Чанг, IS; Kim, BH; Yi, H .; Чун, Дж. (2003). «Новая электрохимически активная и восстанавливающая Fe (III) бактерия, филогенетически родственная Aeromonas hydrophila, выделенная из микробного топливного элемента» . Письма о микробиологии FEMS . 223 (1): 129–134. DOI : 10.1016 / S0378-1097 (03) 00354-9 . PMID 12799011 . 
  45. ^ Посредник меньше микробный топливный элемент схематичное + объяснение архивации 10 марта 2011, в Wayback Machine
  46. ^ «Экологические технологии» . Wageningen UR . 2012-06-06.
  47. ^ Strik, Дэвид PBT B; Хамелерс (Берт), HV M; Snel, Jan F. H; Буйсман, Сис Дж. Н. (2008). «Производство экологически чистой электроэнергии с использованием живых растений и бактерий в топливном элементе». Международный журнал энергетических исследований . 32 (9): 870–6. DOI : 10.1002 / er.1397 .
  48. ^ "Расширенный центр управления водными ресурсами" .
  49. ^ "DailyTech - Производство микробного водорода угрожает исчезновению динозавра этанола" .
  50. ^ Невин Келли П .; Woodard Trevor L .; Franks Ashley E .; и другие. (Май – июнь 2010 г.). «Микробный электросинтез: питание микробов электричеством для превращения диоксида углерода и воды в многоклеточные внеклеточные органические соединения» . mBio . 1 (2): e00103–10. DOI : 10,1128 / mBio.00103-10 . PMC 2921159 . PMID 20714445 .  
  51. ^ Сюй, Боджун; Ге, Чжэн; Он, Чжэнь (2015). «Осадочные микробные топливные элементы для очистки сточных вод: проблемы и возможности» . Наука об окружающей среде: исследования и технологии воды . 1 (3): 279–84. DOI : 10.1039 / C5EW00020C . ЛВП : 10919/64969 .
  52. ↑ Кларк, Хелен (2 марта 2015 г.). «Очистка сточных вод нефтегазовых предприятий с использованием микробной батареи». Гизмаг.
  53. ^ Боррас, Эдуард. «Новые технологии микробного опреснения готовы к выходу на рынок» . Блог проектов Leitat . Дата обращения 9 октября 2020 .
  54. ^ Элизабет, Эльми (2012). «ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ« ПУТЬЕМ ПРИРОДЫ » » . Интернет-журнал SALT 'B' . 1 . Архивировано из оригинала на 2013-01-18.
  55. ^ Strik, Дэвид PBTB; Тиммерс, Рууд А; Хелдер, Марджолейн; Стейнбуш, Кирстен Дж. Дж.; Хамелерс, Хубертус В.М.; Буйсман, Сис Дж. Н. (2011). «Микробные солнечные элементы: применение фотосинтезирующих и электрохимически активных организмов» . Тенденции в биотехнологии . 29 (1): 41–9. DOI : 10.1016 / j.tibtech.2010.10.001 . PMID 21067833 . 
  56. ^ Бомбелли, Паоло; Брэдли, Роберт В; Скотт, Аманда М; Филипс, Александр Дж; Маккормик, Алистер Дж; Круз, Соня М; Андерсон, Александр; Юнус, Камран; Бендалл, Дерек С; Кэмерон, Петра Дж; Дэвис, Джулия М; Смит, Элисон Джи; Хау, Кристофер Дж; Фишер, Адриан С (2011). «Количественный анализ факторов, ограничивающих передачу солнечной энергии Synechocystis sp. PCC 6803 в биологических фотоэлектрических устройствах». Энергетика и экология . 4 (11): 4690–8. DOI : 10.1039 / c1ee02531g .
  57. ^ «Миниатюрные микробные топливные элементы» . Офис трансфера технологий . Проверено 30 ноября 2014 года .
  58. ^ Biffinger, Justin C .; Рэй, Рики; Маленькая, Бренда; Рингайзен, Брэдли Р. (2007). «Диверсификация конструкции биологических топливных элементов с помощью нанопористых фильтров» . Наука об окружающей среде и технологии . 41 (4): 1444–49. Bibcode : 2007EnST ... 41.1444B . DOI : 10.1021 / es061634u . PMID 17593755 . 
  59. ^ Shabeeba, Anthru (5 января 2016). «Семинар 2» . Поделиться слайдом .
  60. ^ a b Пастернак, Гжегож; Гринман, Джон; Иеропулос, Иоаннис (2016). «Комплексное исследование керамических мембран для недорогих микробных топливных элементов» . ChemSusChem . 9 (1): 88–96. DOI : 10.1002 / cssc.201501320 . PMC 4744959 . PMID 26692569 .  
  61. ^ Бехера, Манасвини; Яна, Партха С; Гангрекар, ММ (2010). «Оценка эффективности недорогого микробного топливного элемента, изготовленного с использованием глиняного горшка с биотическим и абиотическим катодом». Биоресурсные технологии . 101 (4): 1183–9. DOI : 10.1016 / j.biortech.2009.07.089 . PMID 19800223 . 
  62. ^ Уинфилд, Джонатан; Гринман, Джон; Хьюсон, Дэвид; Иеропулос, Иоаннис (2013). «Сравнение терракоты и глиняной посуды с точки зрения множества функций в микробных топливных элементах» . Биопроцессы и инженерия биосистем . 36 (12): 1913–21. DOI : 10.1007 / s00449-013-0967-6 . PMID 23728836 . S2CID 206992845 .  
  63. ^ Беннетто, HP (1990). «Производство электроэнергии микроорганизмами» (PDF) . Биотехнологическое образование . 1 (4): 163–168.
  64. ^ Ченг, Ка Ю; Хо, Гоен; Корд-Рувиш, Ральф (2008). "Сродство микробной биопленки топливного элемента к анодному потенциалу". Наука об окружающей среде и технологии . 42 (10): 3828–34. Bibcode : 2008EnST ... 42.3828C . DOI : 10.1021 / es8003969 . PMID 18546730 . 
  65. ^ Беннетто, Х. Питер; Стирлинг, Джон Л; Танака, Казуко; Вега, Кармен А (1983). «Анодные реакции в микробных топливных элементах». Биотехнология и биоинженерия . 25 (2): 559–68. DOI : 10.1002 / bit.260250219 . PMID 18548670 . S2CID 33986929 .  
  66. ^ Рашид, Наим; Цуй, Ю-Фэн; Саиф Ур Рехман, Мухаммед; Хан, Чон-Ин (2013). «Повышение выработки электроэнергии за счет использования биомассы водорослей и активного ила в микробных топливных элементах». Наука об окружающей среде в целом . 456–457: 91–4. Bibcode : 2013ScTEn.456 ... 91R . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2013.03.067 . PMID 23584037 . 
  • Портал биотехнологий / наук о жизни (20 января 2006 г.). «Впечатляющая идея - самодостаточные топливные элементы» . Baden-Württemberg GmbH. Архивировано из оригинала на 2011-07-21 . Проверено 7 февраля 2011 .
  • Лю Х., Ченг С., Логан Б.Э. (2005). «Производство электроэнергии из ацетата или бутирата с использованием однокамерного микробного топливного элемента». Environ Sci Technol . 32 (2): 658–62. Bibcode : 2005EnST ... 39..658L . DOI : 10.1021 / es048927c . PMID  15707069 .
  • Rabaey, K. & W. Verstraete (2005). «Микробные топливные элементы: новая биотехнология для выработки энергии». Trends Biotechnol . 23 (6): 291–298. DOI : 10.1016 / j.tibtech.2005.04.008 . PMID  15922081 .
  • Юэ П.Л. и Лоутер К. (1986). Ферментативное окисление соединений C1 в биохимическом топливном элементе. Журнал химической инженерии, 33B, стр. 69-77

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Рабай, Корнил; Родригес, Хорхе; Блэколл, Линда Л; Келлер, Юрг; Гросс, Памела; Батстон, Дэмиен; Verstraete, Вилли; Нилсон, Кеннет Х (2007). «Микробная экология встречается с электрохимией: сообщества, движимые и движущиеся электричеством» . Журнал ISME . 1 (1): 9–18. DOI : 10.1038 / ismej.2007.4 . PMID  18043609 .
  • Пант, Дипак; Ван Богерт, Гилберт; Дильс, Людо; Ванброэховен, Каролин (2010). «Обзор субстратов, используемых в микробных топливных элементах (MFC) для устойчивого производства энергии». Биоресурсные технологии . 101 (6): 1533–43. DOI : 10.1016 / j.biortech.2009.10.017 . PMID  19892549 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Комплект DIY MFC
  • Биотопливо из микроводорослей
  • Устойчивое и эффективное производство биогидрогена посредством электрогидрогенеза - ноябрь 2007 г.
  • Блог о микробных топливных элементах Блог исследовательского типа об общих методах, используемых в исследованиях MFC.
  • Микробные топливные элементы. Этот веб-сайт создан несколькими исследовательскими группами, которые в настоящее время работают в области исследований MFC.
  • Микробные топливные элементы от Rhodopherax Ferrireducens Обзор из Science Creative Quarterly.
  • Создание двухкамерного микробного топливного элемента
  • Дискуссионная группа по микробным топливным элементам
  • Инновационная компания, развивающая технологию MFC