Mikrobiální palivový článek - Microbial fuel cell

A mikrobiální palivový článek (MFC) je bio-elektrochemické Systém[1] který řídí elektrický proud používáním bakterie a vysokoenergetický oxidant, jako je O2,[2] napodobující bakteriální interakce nalezené v Příroda. MFC lze rozdělit do dvou obecných kategorií: zprostředkované a nezprostředkované. První MFC, předvedené na počátku 20. letth století, použil mediátor: chemická látka, která přenáší elektrony z bakterií v buňce na anodu. Nezprostředkované MFC se objevily v 70. letech; v tomto typu MFC mají bakterie obvykle elektrochemicky aktivní redox bílkoviny jako cytochromy na jejich vnější membráně, která může přenášet elektrony přímo na anodu.[3][4] V 21Svatý století MFC začaly nacházet komerční využití při čištění odpadních vod.[5]

Dějiny

Myšlenka použití mikrobů k výrobě elektřina byla koncipována na počátku dvacátého století. Michael Cressé Potter zahájil předmět v roce 1911.[6] Potterovi se podařilo vyrobit elektřinu z Saccharomyces cerevisiae, ale práce byla málo pokrytá. V roce 1931 Barnett Cohen vytvořil mikrobiální polovina palivové články že pokud jsou zapojeny do série, jsou schopné vyprodukovat více než 35 voltů pouze s proudem 2 miliampér.[7]

Studie DelDuca et al. použitý vodík produkovaný kvašení glukózy o Clostridium butyricum jako reaktant na anodě vodíkového a vzduchového palivového článku. Ačkoli buňka fungovala, byla nespolehlivá kvůli nestabilní povaze produkce vodíku mikroorganismy.[8] Tento problém vyřešili Suzuki et al. v roce 1976,[9] který o rok později vytvořil úspěšný design MFC.[10]

Na konci 70. let se málo vědělo o tom, jak fungují mikrobiální palivové články. Koncept studoval Robin M. Allen a později H. Peter Bennetto. Lidé viděli palivový článek jako možnou metodu pro výrobu elektřiny pro rozvojové země. Bennettova práce, která začala na začátku 80. let, pomohla porozumět fungování palivových článků a bylo vidět mnoho lidí[SZO? ] jako nejdůležitější autorita tématu.

V květnu 2007 University of Queensland, Austrálie dokončila prototyp MFC jako společné úsilí s Foster's Brewing. Prototyp, konstrukce 10 L, byl převeden odpadní voda z pivovaru do oxidu uhličitého, čisté vody a elektřiny. Skupina měla plány na vytvoření pilotního modelu pro nadcházející mezinárodní konferenci o bioenergii.[11]

Definice

Mikrobiální palivový článek (MFC) je zařízení, které převádí chemická energie na elektrická energie působením mikroorganismy.[12] Tyto elektrochemické články jsou konstruovány s použitím buď bioanody a / nebo biokatody. Většina MFC obsahuje membránu pro oddělení komor anody (kde dochází k oxidaci) a katody (kde dochází k redukci). Elektrony produkované během oxidace jsou přenášeny přímo na elektrodu nebo na a redox druhy mediátorů. Tok elektronů se přesune na katodu. Rovnováha náboje systému je udržována iontovým pohybem uvnitř buňky, obvykle přes iontovou membránu. Většina MFC používá organické dárce elektronů který je oxidován za vzniku CO2, protony a elektrony. Byly hlášeny další dárci elektronů, jako jsou sloučeniny síry nebo vodík.[13] Katodová reakce používá různé akceptory elektronů, nejčastěji kyslík (O2). Mezi další studované akceptory elektronů patří regenerace kovů redukcí,[14] voda na vodík,[15] redukce dusičnanů a redukce síranů.

Aplikace

Výroba elektřiny

MFC jsou atraktivní pro aplikace na výrobu energie, které vyžadují pouze nízkou spotřebu, ale kde může být výměna baterií nepraktická, například bezdrátové sítě senzorů.[16][17][18]Potom lze například použít bezdrátové senzory napájené mikrobiálními palivovými články vzdálené monitorování (zachování).[19]

K napájení palivového článku lze použít prakticky jakýkoli organický materiál, včetně spojovacích článků čistírny odpadních vod. Odpadní voda z chemického procesu[20][21] a syntetické odpadní vody[22][23] byly použity k výrobě bioelektřiny ve dvoukomorových a jednokomorových MFC bez mediátorů (nepotažené grafitové elektrody).

Vyšší produkce energie byla pozorována u a biofilm -krytý grafit anoda.[24][25] Emise palivových článků jsou pod regulačními limity.[26] MFC převádějí energii efektivněji než standardně vnitřní spalovací motory, které jsou omezeny Carnotova účinnost. Teoreticky je MFC schopen energetické účinnosti daleko přesahující 50%.[27] Rozendal získal přeměnu energie na vodík 8krát rychleji než u konvenčních technologií výroby vodíku.

MFC však mohou fungovat i v menším měřítku. V některých případech musí být elektrody silné pouze 7 μm a dlouhé 2 cm,[28] tak, že MFC může vyměnit baterii. Poskytuje obnovitelnou formu energie a není třeba jej dobíjet.

MFC fungují dobře v mírných podmínkách, při 20 ° C až 40 ° C a také při pH kolem 7.[29] Chybí jim stabilita potřebná pro dlouhodobé lékařské aplikace, jako například v kardiostimulátory.

Elektrárny mohou být založeny na vodních rostlinách, jako jsou řasy. Pokud je umístěn v blízkosti stávajícího energetického systému, může systém MFC sdílet své elektrické vedení.[30]

Vzdělávání

Mikrobiální palivové články na bázi půdy slouží jako vzdělávací nástroje, protože zahrnují více vědních oborů (mikrobiologie, geochemie, elektrotechnika atd.) A lze je vyrobit z běžně dostupných materiálů, jako jsou půdy a předměty z chladničky. K dispozici jsou sady pro domácí vědecké projekty a učebny.[31] Jedním z příkladů mikrobiálních palivových článků používaných ve třídě je učební plán IBET (integrovaná biologie, angličtina a technologie) pro Střední škola Thomase Jeffersona pro vědu a technologii. Několik vzdělávacích videí a článků je k dispozici také na webu Mezinárodní společnost pro mikrobiální elektrochemii a technologii (ISMET Society) "[32]".

Biosenzor

Hlavní článek: Biosenzor

Proud generovaný z mikrobiálního palivového článku je přímo úměrný obsahu organické hmoty v odpadní vodě použité jako palivo. MFC mohou měřit koncentraci rozpuštěných látek v odpadních vodách (tj. Jako a biosenzor ).[33]

Odpadní voda se běžně posuzuje z hlediska jejího biochemická spotřeba kyslíku (BOD) hodnoty.[je zapotřebí objasnění ] Hodnoty BOD se stanoví inkubací vzorků po dobu 5 dnů se správným zdrojem mikrobů, obvykle aktivovaným kalem získávaným z čistíren odpadních vod.

Senzor BOD typu MFC může poskytovat hodnoty BOD v reálném čase. Kyslík a dusičnany interferují s preferovanými akceptory elektronů nad anodou a snižují generování proudu z MFC. Senzory MFC BOD podceňují hodnoty BOD v přítomnosti těchto akceptorů elektronů. Tomu lze zabránit inhibicí aerobního a nitrátového dýchání v MFC pomocí terminálních inhibitorů oxidázy, jako je kyanid a azid.[34] Takové senzory BOD jsou komerčně dostupné.

The Námořnictvo Spojených států zvažuje mikrobiální palivové články pro snímače prostředí. Použití mikrobiálních palivových článků k napájení senzorů prostředí by bylo schopno poskytovat energii po delší dobu a umožnit sběr a načítání podmořských dat bez kabelové infrastruktury. Energie vytvářená těmito palivovými články je dostatečná k udržení senzorů po počáteční době spuštění.[35] Kvůli podmořským podmínkám (vysoké koncentrace solí, kolísavé teploty a omezený přísun živin) může námořnictvo nasadit MFC se směsí mikroorganismů tolerantních vůči solím. Směs by umožnila úplnější využití dostupných živin. Shewanella oneidensis je jejich primárním kandidátem, ale může zahrnovat i jiné tolerantní vůči teplu a chladu Shewanella spp.[36]

Byl vyvinut první autonómní a autonomní biosenzor BSK / COD, který umožňuje detekovat organické kontaminanty ve sladké vodě. Senzor spoléhá pouze na energii produkovanou MFC a pracuje nepřetržitě bez údržby. Biosenzor zapne alarm, aby informoval o úrovni kontaminace: zvýšená frekvence signálu varuje před vyšší úrovní kontaminace, zatímco nízká frekvence informuje o nízké úrovni kontaminace.[37]

Biologické zotavení

V roce 2010 A. ter Heijne et al.[38] zkonstruoval zařízení schopné vyrábět elektřinu a snižovat Cu2+ ionty na kov mědi.

Bylo prokázáno, že články mikrobiální elektrolýzy produkují vodík.[39]

Čištění odpadních vod

MFC se používají při úpravě vody k využití energie anaerobní zažívání. Proces může také snížit patogeny. Vyžaduje však teploty vyšší než 30 stupňů C a ke konverzi vyžaduje další krok bioplyn na elektřinu. Spirálové distanční vložky lze použít ke zvýšení výroby elektřiny vytvořením spirálového toku v MFC. Škálování MFC je výzvou kvůli problémům s výstupem energie větší povrchové plochy.[40]

Typy

Zprostředkovaný

Většina mikrobiálních buněk je elektrochemicky neaktivních. Přenos elektronů z mikrobiálních buněk do elektroda je zprostředkována zprostředkovateli jako např thionin, methyl viologen, methylová modř, huminová kyselina, a neutrální červená.[41][42] Většina dostupných mediátorů je drahá a toxická.

Bez prostředníků

Rostlinný mikrobiální palivový článek (PMFC)

Mikrobiální palivové články bez mediátorů používají k přenosu elektronů na elektrodu elektrochemicky aktivní bakterie (elektrony jsou přenášeny přímo z bakteriálního respiračního enzymu na elektrodu). Mezi elektrochemicky aktivní bakterie patří Shewanella putrefaciens,[43] Aeromonas hydrophila[44] a další. Některé bakterie jsou schopné přenášet svou produkci elektronů prostřednictvím pili na jejich vnější membráně. MFC bez mediátorů jsou méně dobře charakterizovány, například kmen bakterií použitých v systému, typ iontoměničová membrána a podmínky systému (teplota, pH atd.)

Mohou běžet mikrobiální palivové články bez mediátoru odpadní voda a získávat energii přímo z určitých rostlin a O2. Tato konfigurace je známá jako rostlinný mikrobiální palivový článek. Možné rostliny zahrnují rákos sladká tráva, cordgrass, rýže, rajčata, vlčí bob a řasy.[45][46][47] Vzhledem k tomu, že síla je odvozena od živých rostlin (in situ- výroba energie), tato varianta může poskytnout ekologické výhody.

Mikrobiální elektrolýza

Hlavní článek: Mikrobiální elektrolýza

Jednou variantou MFC bez mediátoru je buňka mikrobiální elektrolýzy (MEC). Zatímco MFC produkují elektrický proud bakteriálním rozkladem organických sloučenin ve vodě, MEC částečně zvrátí proces generování vodíku nebo metanu působením napětí na bakterie. To doplňuje napětí generované mikrobiálním rozkladem organických látek, což vede k elektrolýza vody nebo výroba metanu.[48][49] Úplné obrácení principu MFC se nachází v mikrobiální elektrosyntéza, ve kterém oxid uhličitý je redukován bakteriemi pomocí externího elektrického proudu za vzniku organických sloučenin s více uhlíky.[50]

Na půdě

Půdní MFC

Půda - mikrobiální palivové články založené na zásadách dodržují základní principy MFC, přičemž půda působí jako anodické médium bohaté na živiny, inokulum a protonová membrána (PEM). The anoda je umístěn v určité hloubce v půdě, zatímco katoda spočívá na půdě a je vystaven vzduchu.

Půdy přirozeně hemží se různými mikroby, počítaje v to elektrogenní bakterie potřebné pro MFC a jsou plné komplexních cukrů a dalších živin, které se nahromadily z rozpadu rostlinného a živočišného materiálu. Navíc aerobní (spotřebovávající kyslík) mikroby přítomné v půdě fungují jako kyslíkový filtr, podobně jako drahé materiály PEM používané v laboratorních systémech MFC, které způsobují redox Potenciál půdy klesá s větší hloubkou. Půdní MFC se stávají populárními vzdělávacími nástroji pro vědecké učebny.[31]

Byly podány žádosti o usazené mikrobiální palivové články (SMFC) čištění odpadních vod. Jednoduché SMFC mohou generovat energii při dekontaminaci odpadní voda. Většina takových SMFC obsahuje rostliny, které napodobují vybudované mokřady. Do roku 2015 dosáhly testy SMFC více než 150 l.[51]

V roce 2015 vědci ohlásili aplikaci SMFC, která extrahuje energii a nabíjí baterie. Soli se disociují na kladně a záporně nabité ionty ve vodě a pohybují se a ulpívají na příslušných záporných a kladných elektrodách, nabíjejí baterii a umožňují odstraňovat sůl působící mikrobiální kapacita odsolování. Mikroby produkují více energie, než je nutné pro proces odsolování.[52]. V roce 2020 dosáhl evropský výzkumný projekt úpravy mořské vody na sladkou pro lidskou spotřebu se spotřebou energie kolem 0,5 kWh / m3, což představuje 85% snížení současné spotřeby energie s ohledem na nejmodernější technologie odsolování. Kromě toho biologický proces, ze kterého se získává energie, současně čistí zbytkovou vodu pro její vypouštění do životního prostředí nebo pro opětovné použití v zemědělských / průmyslových použitích. Toho bylo dosaženo v inovačním centru odsolování, které Aqualia otevřela ve španělské Denia počátkem roku 2020.[53]

Fototrofní biofilm

Fototrofní biofilm MFC (ner) používá fototrofní biofilm anoda obsahující fotosyntetické mikroorganismy jako např chlorofyta a candyanophyta. Provádějí fotosyntézu a produkují tak organické metabolity a darují elektrony.[54]

Jedna studie zjistila, že PBMFC vykazují a hustota výkonu dostatečné pro praktické aplikace.[55]

Subkategorie fototrofních MFC, které používají na anodě čistě kyslíkový fotosyntetický materiál, se někdy nazývá biologická fotovoltaika systémy.[56]

Nanoporézní membrána

The United States Naval Research Laboratory vyvinuli mikrobiální palivové články s nanoporézní membránou, které používají non-PEM ke generování pasivní difúze uvnitř buňky.[57] Membrána je neporézní polymerní filtr (nylon, celulóza nebo polykarbonát ). Nabízí srovnatelné hustoty výkonu Nafion (dobře známý PEM) s větší odolností. Porézní membrány umožňují pasivní difúzi, čímž snižují potřebnou energii dodávanou do MFC, aby udržovaly PEM aktivní a zvyšovaly celkový energetický výdej.[58]

MFC, které nepoužívají membránu, mohou nasadit anaerobní bakterie v aerobním prostředí. MFC bez membrány však dochází ke kontaminaci katodou původními bakteriemi a mikrobem dodávajícím energii. Nová pasivní difúze nanoporézních membrán může dosáhnout výhod MFC bez membrány bez obav z kontaminace katodou.

Nanoporézní membrány jsou také jedenáctkrát levnější než Nafion (Nafion-117, 0,22 USD / cm)2 vs. polykarbonát, <0,02 $ / cm2).[59]

Keramická membrána

PEM membrány lze nahradit keramickými materiály. Keramická membrána náklady mohou být až 5,66 $ / m2. Makroporézní struktura keramických membrán umožňuje dobrý transport iontových druhů.[60]

Materiály, které byly úspěšně použity v keramických MFC, jsou kamenina, oxid hlinitý, mullit, pyrofylit, a terakota.[60][61][62]

Proces generování

Když mikroorganismy konzumují látku jako např cukr v aerobních podmínkách produkují oxid uhličitý a voda. Kdy však kyslík není přítomen, produkují oxid uhličitý, hydrony (vodíkové ionty ), a elektrony, jak je popsáno níže:[63]

C12H22Ó11 + 13 hodin2O → 12CO2 + 48 hodin+ + 48e−

 

 

 

 

(Ekv. 1)

Použití mikrobiálních palivových článků anorganické zprostředkovatelé, aby se napojili na elektronový transportní řetězec buněk a produkovaných elektronů kanálu. Mediátor prochází vnější buňkou lipidové membrány a bakteriální vnější membrána; poté začne uvolňovat elektrony z elektronového transportního řetězce, které by za normálních okolností byly absorbovány kyslíkem nebo jinými meziprodukty.

Nyní redukovaný mediátor opouští buňku nabitou elektrony, které přenáší na elektrodu; tato elektroda se stane anodou. Uvolnění elektronů recykluje mediátor do původního oxidovaného stavu a je připraven proces opakovat. To se může stát pouze za anaerobních podmínek; pokud je přítomen kyslík, bude sbírat elektrony, protože má větší elektronegativita.

V provozu MFC je anoda koncový akceptor elektronů rozpoznávaný bakteriemi v anodické komoře. Proto je mikrobiální aktivita silně závislá na redoxním potenciálu anody. A Michaelis – Menten křivka byla získána mezi anodickým potenciálem a výkonem an acetát -driven MFC. Zdá se, že kritický anodický potenciál poskytuje maximální výkon.[64]

Mezi potenciální mediátory patří přírodní červená, methylenová modř, thionin a resorufin.[65]

Organismy schopné produkovat elektrický proud se nazývají exoelektrogeny. Aby se tento proud změnil na použitelnou elektřinu, musí být exoelektrogeny umístěny v palivovém článku.

Mediátor a mikroorganismus, jako jsou kvasinky, se smísí dohromady v roztoku, ke kterému se přidá substrát, jako je glukóza. Tato směs se umístí do uzavřené komory, aby se zabránilo vstupu kyslíku, čímž se mikroorganismus nutí k provádění anaerobní dýchání. Do roztoku je umístěna elektroda, která funguje jako anoda.

Ve druhé komoře MFC je další řešení a kladně nabitá katoda. Je to ekvivalent kyslíkové jímky na konci elektronového transportního řetězce, vně biologické buňky. Řešením je oxidační činidlo který zachytí elektrony na katodě. Stejně jako u elektronového řetězce v kvasinkové buňce by se mohlo jednat o různé molekuly, jako je kyslík, i když pohodlnější možností je pevné oxidační činidlo, které vyžaduje menší objem. Ó2 [2] nebo pevné oxidační činidlo poskytuje většinu chemické energie pro napájení článku.

Spojení obou elektrod je vodič (nebo jiná elektricky vodivá cesta). Dokončení obvodu a připojení dvou komor je solný můstek nebo iontoměničová membrána. Tato poslední vlastnost umožňuje produkci protonů, jak je popsáno v Ekv. 1, projít z anodové komory do katodové komory.

Redukovaný mediátor nese elektrony z buňky do elektrody. Zde je mediátor oxidován, protože ukládá elektrony. Ty pak tečou přes drát k druhé elektrodě, která funguje jako elektronový jímka. Odtud přecházejí na oxidační materiál. Také vodíkové ionty / protony se přesouvají z anody na katodu přes protonovou výměnnou membránu, jako je Nafion. Budou přecházet na nižší koncentrační gradient a budou kombinováni s kyslíkem, ale k tomu potřebují elektron. Tím se generuje proud a vodík se používá k udržení koncentračního gradientu.

Bylo pozorováno, že řasová biomasa poskytuje vysokou energii, pokud je použita jako substrát v mikrobiálním palivovém článku.[66]

Viz také

Reference

  1. ^ Ebrahimi, Atieh; Najafpour, Ghasem D; Yousefi Kebria, Daryoush (2018). "Výkon mikrobiální odsolovací buňky pro odstraňování solí a generování energie pomocí různých katolytových roztoků". Odsolování. 432: 1–9. doi:10.1016 / j.desal.2018.01.002.
  2. ^ A b Schmidt-Rohr, K. (2020). „Kyslík je vysokoenergetická molekula pohánějící složitý mnohobuněčný život: základní opravy tradiční bioenergetiky“ ACS Omega 5: 2221–2233. http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  3. ^ Badwal, Sukhvinder P. S; Giddey, Sarbjit S; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I; Hollenkamp, ​​Anthony F (2014). „Rozvíjející se technologie elektrochemické přeměny a skladování energie“. Hranice v chemii. 2: 79. Bibcode:2014FrCh .... 2 ... 79B. doi:10.3389 / fchem.2014.00079. PMC  4174133. PMID  25309898.
  4. ^ Min, Booki; Cheng, Shaoan; Logan, Bruce E (2005). "Výroba elektřiny pomocí membránových a solných můstků mikrobiálních palivových článků". Vodní výzkum. 39 (9): 1675–86. doi:10.1016 / j.watres.2005.02.002. PMID  15899266.
  5. ^ „Pilotní závod MFC v pivovaru Fosters“. Archivovány od originál dne 15. 4. 2013. Citováno 2013-03-09.
  6. ^ Potter, M. C. (1911). „Elektrické efekty doprovázející rozklad organických sloučenin“. Sborník Královské společnosti B: Biologické vědy. 84 (571): 260–76. doi:10.1098 / rspb.1911.0073. JSTOR  80609.
  7. ^ Cohen, B. (1931). „Bakteriální kultura jako elektrický poločlánek“. Journal of Bacteriology. 21: 18–19.
  8. ^ DelDuca, M. G., Friscoe, J. M. a Zurilla, R. W. (1963). Vývoj v průmyslové mikrobiologii. Americký institut biologických věd, 4, str. 81–84.
  9. ^ Karube, I .; Matasunga, T .; Suzuki, S .; Tsuru, S. (1976). "Kontinuální výroba vodíku imobilizovanými celými buňkami Clostridium butyricum". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Obecné předměty. 24 (2): 338–343. doi:10.1016/0304-4165(76)90376-7. PMID  9145.
  10. ^ Karube, Isao; Matsunaga, Tadashi; Tsuru, Shinya; Suzuki, Shuichi (listopad 1977). "Biochemické buňky využívající imobilizované buňky Clostridium butyricum". Biotechnologie a bioinženýrství. 19 (11): 1727–1733. doi:10,1002 / bit. 260191112.
  11. ^ „Příprava udržitelného energetického řešení“. University of Queensland Australia. Citováno 26. srpna 2014.
  12. ^ Allen, R.M .; Bennetto, H.P. (1993). „Mikrobiální palivové články: Výroba elektřiny ze sacharidů“. Aplikovaná biochemie a biotechnologie. 39–40: 27–40. doi:10.1007 / bf02918975. S2CID  84142118.
  13. ^ Pant, D .; Van Bogaert, G .; Diels, L .; Vanbroekhoven, K. (2010). „Přehled substrátů používaných v mikrobiálních palivových článcích (MFC) pro udržitelnou výrobu energie“. Technologie biologických zdrojů. 101 (6): 1533–43. doi:10.1016 / j.biortech.2009.10.017. PMID  19892549.
  14. ^ Lu, Z .; Chang, D .; Ma, J .; Huang, G .; Cai, L .; Zhang, L. (2015). „Chování kovových iontů v bioelektrochemických systémech: přehled“. Journal of Power Sources. 275: 243–260. Bibcode:2015JPS ... 275..243L. doi:10.1016 / j.jpowsour.2014.10.168.
  15. ^ Ach, S .; Logan, B. E. (2005). „Výroba vodíku a elektřiny z odpadních vod ze zpracování potravin pomocí technologií fermentace a mikrobiálních palivových článků“. Vodní výzkum. 39 (19): 4673–4682. doi:10.1016 / j.watres.2005.09.019. PMID  16289673.
  16. ^ Subhas C Mukhopadhyay; Joe-Air Jiang (2013). "Aplikace mikrobiálních palivových článků na sítě senzorů energie pro ekologické monitorování". Bezdrátové senzorové sítě a ekologické monitorování. Chytré senzory, měření a vybavení. 3. Springerův odkaz. str. 151–178. doi:10.1007/978-3-642-36365-8_6. ISBN  978-3-642-36365-8.
  17. ^ Wang, Victor Bochuan; Chua, Song-Lin; Cai, Zhao; Sivakumar, Krishnakumar; Zhang, Qichun; Kjelleberg, Staffan; Cao, Bin; Loo, řekni Chye Joachim; Yang, Liang (2014). "Stabilní synergické mikrobiální konsorcium pro současné odstraňování azobarviv a generování bioelektřiny". Technologie biologických zdrojů. 155: 71–6. doi:10.1016 / j.biortech.2013.12.078. PMID  24434696.
  18. ^ Wang, Victor Bochuan; Chua, Song-Lin; Cao, Bin; Seviour, Thomas; Nesatyy, Victor J; Marsili, Enrico; Kjelleberg, Staffan; Givskov, Michael; Tolker-Nielsen, Tim; Song, Hao; Loo, Joachim Say Chye; Yang, Liang (2013). „Engineering PQS Biosynthesis Pathway for Enhancement of Bioelectricity Production in Pseudomonas aeruginosa Microbial Fuel Cells“. PLOS ONE. 8 (5): e63129. Bibcode:2013PLoSO ... 863129W. doi:10.1371 / journal.pone.0063129. PMC  3659106. PMID  23700414.
  19. ^ Expozice Rainforest Life v londýnské zoo
  20. ^ Venkata Mohan, S; Mohanakrishna, G; Srikanth, S; Sarma, P.N (2008). „Využití bioelektřiny v mikrobiálním palivovém článku (MFC) využívající provzdušněnou katodu prostřednictvím anaerobního čištění chemické odpadní vody pomocí selektivně obohaceného smíšeného konsorcia produkujícího vodík“. Palivo. 87 (12): 2667–76. doi:10.1016 / j.fuel.2008.03.002.
  21. ^ Venkata Mohan, S; Mohanakrishna, G; Reddy, B. Purushotham; Saravanan, R; Sarma, P.N (2008). „Generování bioelektřiny z chemického čištění odpadních vod v mikrobiálním palivovém článku (MFC) bez mediátorů (anoda) za použití selektivně obohaceného vodíku produkujícího smíšenou kulturu v acidofilním mikroprostředí“. Biochemical Engineering Journal. 39: 121–30. doi:10.1016 / j.bej.2007.08.023.
  22. ^ Mohan, S. Venkata; Veer Raghavulu, S .; Srikanth, S .; Sarma, P. N. (25. června 2007). „Výroba bioelektřiny mikrobiálním palivovým článkem bez mediátorů za acidofilních podmínek s využitím odpadní vody jako substrátu: Vliv rychlosti nakládání substrátu“. Současná věda. 92 (12): 1720–6. JSTOR  24107621.
  23. ^ Venkata Mohan, S; Saravanan, R; Raghavulu, S. Veer; Mohanakrishna, G; Sarma, P.N (2008). „Výroba bioelektřiny z čištění odpadních vod ve dvoukomorovém mikrobiálním palivovém článku (MFC) pomocí selektivně obohacené smíšené mikroflóry: účinek katolytu“. Technologie biologických zdrojů. 99 (3): 596–603. doi:10.1016 / j.biortech.2006.12.026. PMID  17321135.
  24. ^ Venkata Mohan, S; Veer Raghavulu, S; Sarma, P.N (2008). „Biochemické vyhodnocení procesu výroby bioelektřiny z anaerobního čištění odpadních vod v jednokomorovém mikrobiálním palivovém článku (MFC) využívající membránu ze skleněné vlny“. Biosenzory a bioelektronika. 23 (9): 1326–32. doi:10.1016 / j.bios.2007.11.016. PMID  18248978.
  25. ^ Venkata Mohan, S; Veer Raghavulu, S; Sarma, P.N (2008). „Vliv růstu anodického biofilmu na produkci bioelektřiny v jednokomorovém mikrobiálním palivovém článku bez mediátorů pomocí smíšených anaerobních konsorcií“. Biosenzory a bioelektronika. 24 (1): 41–7. doi:10.1016 / j.bios.2008.03.010. PMID  18440217.
  26. ^ Choi, Y .; Jung, S .; Kim, S. (2000). „Vývoj mikrobiálních palivových článků pomocí bulletinu Proteus Vulgaris Korejské chemické společnosti“. 21 (1): 44–8. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  27. ^ Yue & Lowther, 1986
  28. ^ Chen, T .; Barton, S.C .; Binyamin, G .; Gao, Z .; Zhang, Y .; Kim, H.-H .; Heller, A. (září 2001). "Miniaturní článek na biopalivo". J Am Chem Soc. 123 (35): 8630–1. doi:10.1021 / ja0163164. PMID  11525685.
  29. ^ Bullen RA, Arnot TC, Lakeman JB, Walsh FC (2006). "Buňky na biopaliva a jejich vývoj" (PDF). Biosenzory a bioelektronika. 21 (11): 2015–45. doi:10.1016 / j.bios.2006.01.030. PMID  16569499.
  30. ^ Časopis Eos, Waterstof uit het riool, červen 2008
  31. ^ A b MudWatt. "MudWatt Science Kit". MudWatt.
  32. ^ „ISMET“.
  33. ^ Kim, BH .; Chang, IS .; Gil, GC .; Park, HS .; Kim, HJ. (Duben 2003). „Nový senzor BOD (biologická spotřeba kyslíku) využívající mikrobiální palivový článek bez mediátorů“. Biotechnologické dopisy. 25 (7): 541–545. doi:10.1023 / A: 1022891231369. PMID  12882142. S2CID  5980362.
  34. ^ Chang, v Seop; Měsíc, Hyunsoo; Jang, Jae Kyung; Kim, Byung Hong (2005). "Zlepšení výkonu mikrobiálních palivových článků jako senzoru BOD pomocí inhibitorů dýchání". Biosenzory a bioelektronika. 20 (9): 1856–9. doi:10.1016 / j.bios.2004.06.003. PMID  15681205.
  35. ^ Gong, Y., Radachowsky, S. E., Wolf, M., Nielsen, M. E., Girguis, P. R., & Reimers, C. E. (2011). „Bentický mikrobiální palivový článek jako přímý zdroj energie pro akustický modem a systém snímače kyslíku / teploty mořské vody“. Věda o životním prostředí a technologie. 45 (11): 5047–53. Bibcode:2011EnST ... 45.5047G. doi:10.1021 / es104383q. PMID  21545151.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  36. ^ Biffinger, J.C., Little, B., Pietron, J., Ray, R., Ringeisen, B.R. (2008). "Aerobní miniaturní mikrobiální palivové články". NRL recenze: 141–42.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  37. ^ Pasternak, Grzegorz; Greenman, John; Ieropoulos, Ioannis (01.06.2017). „Autonomní, autonomní biosenzor biologické spotřeby kyslíku pro online sledování kvality vody“. Senzory a akční členy B: Chemické. 244: 815–822. doi:10.1016 / j.snb.2017.01.019. ISSN  0925-4005. PMC  5362149. PMID  28579695.
  38. ^ Heijne, Annemiek Ter; Liu, Fei; Weijden, Renata van der; Weijma, Jan; Buisman, Cees J.N; Hamelers, Hubertus V.M (2010). „Rekuperace mědi v kombinaci s výrobou elektřiny v mikrobiálním palivovém článku“. Věda o životním prostředí a technologie. 44 (11): 4376–81. Bibcode:2010EnST ... 44.4376H. doi:10.1021 / es100526g. PMID  20462261.
  39. ^ Heidrich, E. S; Dolfing, J; Scott, K; Edwards, S. R; Jones, C; Curtis, T. P (2012). „Výroba vodíku z domovních odpadních vod v pilotní mikrobiální elektrolýze“. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 97 (15): 6979–89. doi:10.1007 / s00253-012-4456-7. PMID  23053105. S2CID  15306503.
  40. ^ Zhang, Fei, He, Zhen, Ge, Zheng (2013). "Použití mikrobiálních palivových článků k úpravě surového kalu a primárního odpadu pro výrobu bioelektřiny". Katedra stavební techniky a mechaniky; University of Wisconsin - Milwaukee.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  41. ^ Delaney, G. M .; Bennetto, H. P .; Mason, J. R .; Roller, S. D .; Stirling, J. L .; Thurston, C. F. (2008). „Spojení přenosu elektronů v mikrobiálních palivových článcích. 2. Výkon palivových článků obsahujících vybrané kombinace mikroorganismů-mediátorů a substrátů.“. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Biotechnologie. 34: 13–27. doi:10.1002 / jctb.280340104.
  42. ^ Lithgow, A. M., Romero, L., Sanchez, I. C., Souto, F. A. a Vega, C. A. (1986). Zachycení řetězce transportu elektronů v bakteriích s hydrofilními redoxními mediátory. J. Chem. Výzkum, (S): 178–179.
  43. ^ Kim, B.H .; Kim, H.J .; Hyun, M.S .; Park, D.H. (1999a). "Přímá elektrodová reakce bakterie redukující Fe (III), Shewanella hnilobnost " (PDF). J Microbiol Biotechnol. 9: 127–131. Archivovány od originál (PDF) dne 8. 9. 2004.
  44. ^ Pham, C. A .; Jung, S.J .; Phung, N. T .; Lee, J .; Chang, I. S .; Kim, B. H .; Yi, H .; Chun, J. (2003). „Nová elektrochemicky aktivní a Fe (III) -redukující bakterie fylogeneticky příbuzná Aeromonas hydrophila, izolovaná z mikrobiálního palivového článku“. Mikrobiologické dopisy FEMS. 223 (1): 129–134. doi:10.1016 / S0378-1097 (03) 00354-9. PMID  12799011.
  45. ^ Schéma mikrobiálních palivových článků bez mediátoru + vysvětlení Archivováno 10. března 2011, v Wayback Machine
  46. ^ „Environmentální technologie“. Wageningen UR. 2012-06-06.
  47. ^ Strik, David P. B. T. B; Hamelers (Bert), H. V. M; Snel, Jan F. H; Buisman, Cees J. N (2008). „Výroba zelené elektřiny s živými rostlinami a bakteriemi v palivovém článku“. International Journal of Energy Research. 32 (9): 870–6. doi:10.1002 / er. 1397.
  48. ^ „Advanced Water Management Center“.
  49. ^ „DailyTech - produkce mikrobiálního vodíku ohrožuje vyhynutí etanolového dinosaura“.
  50. ^ Nevin Kelly P .; Woodard Trevor L .; Franks Ashley E .; et al. (Květen – červen 2010). „Mikrobiální elektrosyntéza: Dodávání elektřiny mikrobům k přeměně oxidu uhličitého a vody na vícekarbónové extracelulární organické sloučeniny“. mBio. 1 (2): e00103–10. doi:10,1 128 / mBio.00103-10. PMC  2921159. PMID  20714445.
  51. ^ Xu, Bojun; Ge, Zheng; On, Zhen (2015). „Usazené mikrobiální palivové články pro čištění odpadních vod: výzvy a příležitosti“. Environmental Science: Water Research & Technology. 1 (3): 279–84. doi:10.1039 / C5EW00020C.
  52. ^ Clark, Helen (2. března 2015). "Čištění odpadních vod z ropných a plynových operací pomocí baterie napájené mikroby". Gizmag.
  53. ^ Borras, Eduard. „Nové technologie pro mikrobiální odsolování připravené na vstup na trh“. Blog projektů Leitat. Citováno 9. října 2020.
  54. ^ Elizabeth, Elmy (2012). „VYTVÁŘENÍ ELEKTRINY PODLE“ CESTY PŘÍRODY"". Online časopis SALT 'B'. 1. Archivovány od originál dne 18.01.2013.
  55. ^ Strik, David P.B.T.B; Timmers, Ruud A; Helder, Marjolein; Steinbusch, Kirsten J.J; Hamelers, Hubertus V.M; Buisman, Cees J.N (2011). „Mikrobiální solární články: aplikace fotosyntetických a elektrochemicky aktivních organismů“. Trendy v biotechnologii. 29 (1): 41–9. doi:10.1016 / j.tibtech.2010.10.001. PMID  21067833.
  56. ^ Bombelli, Paolo; Bradley, Robert W; Scott, Amanda M; Philips, Alexander J; McCormick, Alistair J; Cruz, Sonia M; Anderson, Alexander; Yunus, Kamran; Bendall, Derek S; Cameron, Petra J; Davies, Julia M; Smith, Alison G; Howe, Christopher J; Fisher, Adrian C (2011). "Kvantitativní analýza faktorů omezujících přenos solární energie pomocí Synechocystis sp. PCC 6803 v biologických fotovoltaických zařízeních". Energetika a věda o životním prostředí. 4 (11): 4690–8. doi:10.1039 / c1ee02531g.
  57. ^ „Miniaturní mikrobiální palivové články“. Kancelář pro přenos technologií. Citováno 30. listopadu 2014.
  58. ^ Biffinger, Justin C .; Ray, Ricky; Malý, Brenda; Ringeisen, Bradley R. (2007). „Diverzifikace designu biologických palivových článků pomocí nanoporézních filtrů“. Věda o životním prostředí a technologie. 41 (4): 1444–49. Bibcode:2007EnST ... 41.1444B. doi:10.1021 / es061634u. PMID  17593755.
  59. ^ Shabeeba, Anthru (5. ledna 2016). „Seminář 2“. Sdílení snímků.
  60. ^ A b Pasternak, Grzegorz; Greenman, John; Ieropoulos, Ioannis (2016). „Komplexní studie o keramických membránách pro nízkonákladový mikrobiální palivový článek“. ChemSusChem. 9 (1): 88–96. doi:10.1002 / cssc.201501320. PMC  4744959. PMID  26692569.
  61. ^ Behera, Manaswini; Jana, Partha S; Ghangrekar, M.M (2010). "Hodnocení výkonu nízkonákladového mikrobiálního palivového článku vyrobeného pomocí hliněné nádoby s biotickou a abiotickou katodou". Technologie biologických zdrojů. 101 (4): 1183–9. doi:10.1016 / j.biortech.2009.07.089. PMID  19800223.
  62. ^ Winfield, Jonathan; Greenman, John; Huson, David; Ieropoulos, Ioannis (2013). „Srovnání terakoty a kameniny pro více funkcí v mikrobiálních palivových článcích“. Bioprocess and Biosystems Engineering. 36 (12): 1913–21. doi:10.1007 / s00449-013-0967-6. PMID  23728836. S2CID  206992845.
  63. ^ Bennetto, H. P. (1990). „Výroba elektřiny mikroorganismy“ (PDF). Biotechnologické vzdělávání. 1 (4): 163–168.
  64. ^ Cheng, Ka Yu; Ho, Goen; Cord-Ruwisch, Ralf (2008). „Afinita biofilmu mikrobiálních palivových článků k anodickému potenciálu“. Věda o životním prostředí a technologie. 42 (10): 3828–34. Bibcode:2008EnST ... 42.3828C. doi:10.1021 / es8003969. PMID  18546730.
  65. ^ Bennetto, H. Peter; Stirling, John L; Tanaka, Kazuko; Vega, Carmen A (1983). "Anodické reakce v mikrobiálních palivových článcích". Biotechnologie a bioinženýrství. 25 (2): 559–68. doi:10,1002 / bit. 260250219. PMID  18548670. S2CID  33986929.
  66. ^ Rashid, Naim; Cui, Yu-Feng; Saif Ur Rehman, Muhammad; Han, Jong-In (2013). „Vylepšená výroba elektřiny pomocí biomasy řas a aktivovaného kalu v mikrobiálním palivovém článku“. Věda o celkovém prostředí. 456-457: 91–4. Bibcode:2013ScTEn.456 ... 91R. doi:10.1016 / j.scitotenv.2013.03.067. PMID  23584037.

Další čtení

externí odkazy