自维持型MFC研究获进展

据fuelcellsworks网站报道，美国纽约州立大学宾汉姆顿分校研究人员近日在微生物燃料电池（MFC）研究上取得了新进展，首次通过两种细菌的共生关系实现了MFC连续13天的发电。该研究成果日前已以“Self-sustaining, solar-driven bioelectricity generation in micro-sized microbial fuel cell using co-culture of heterotrophic and photosynthetic bacteria”为题公开发表在了《Power Source》杂志上。

利用不同微生物协同作用将化学能转化产生电能这样的概念并不新鲜，但关于多种物生物协同发电的MFC技术目前尚处于探索阶段，纽约州立大学研究人员首次成功将这一概念在MFC中予以实现。

光合细菌利用太阳光、二氧化碳和水来合成自身所需能量，而异养菌必须以多种有机物为原料或者寄生在光合细菌上，才能合成菌体成分并获得能量。基于此，研究人员在一个体积为90微升的电池腔中，将光合细菌与异养细菌混合培养。光合细菌在太阳光照作用，在电池腔内产生有机物，为共生的异养细菌提供营养物质；然后通过细胞呼吸作用，异养细菌产生二氧化碳，产生的二氧化碳又被光合细菌利用，从而在电池腔内实现共生循环。

当该共生循环启动后，研究人员停止为电池腔内的异养细菌提供额外的“食物”来源，而是通过光合细菌产生营养物质来维持异养细菌的新陈代谢过程。利用微生物新陈代谢过程实现在8μA/cm2的电流下连续13天发电。研究表明：利用光合细菌与异养细菌共生的MFC产生的电流大约是单独利用光合细菌的MFC产生电流的70倍左右。

异养细菌型MFC能产生更多的能量，而光合细菌型MFC能够实现能量自维持，通过这两种微生物共生开发的MFC实现了上述两种优势的结合。

该研究虽然在MFC研究领域取得了进展，但该技术的实现仍存在一些挑战，如：如何平衡两种微生物的增长以最大限度地提高MFC性能，以及如何确保这种封闭微生物系统实现永久发电而不需要额外的维护。基于这些挑战，后续大量的研究有待进行。