河南师范大学,唯一单位新发NatureSustainability!

MS杨站长 2024-07-17 11:23:56

微生物燃料电池(MFCs)是一种新兴技术,可以在微生物的帮助下降解污染物并同时发电。然而,它们在实际应用中仍面临关键挑战,包括阴极缺乏高效且具有成本效益的催化剂。

河南师范大学白正宇教授和杨林教授,在《Nature Sustainability》发表题为Sustainable power generation from sewage with engineered microorganisms as electrocatalysts的研究论文。

研究团队利用可持续的阴极生物催化剂构建高性能的MFC,可以实现快速处理污水并具有竞争力的电力输出。

基因和纳米工程大肠杆菌细胞的合成过程。 该催化剂设计基于大肠杆菌细胞,通过耦合基因和纳米工程,表现出优异的氧还原反应活性(电流密度为3.32 mA cm²,起始电位为0.63 V),并加速污水污泥中有机物的净化。 值得注意的是,在100小时内,葡萄糖消耗量达到了高达19.4 mM的水平,最大功率密度为334 μW cm²。

MFC装置示意图、发电能力评估和含葡萄糖污水处理能力。

通过表征和理论计算表明,促成化学作用的是细胞内膜间细胞色素c中铁中心的独特构型。此项研究不仅为电催化剂的合理设计开辟了新途径,而且还表明了使用MFCs解决环境问题的可行性。

空气阴极催化机理研究。

文献信息:Niu, Y., Xue, D., Dai, X. et al. Sustainable power generation from sewage with engineered microorganisms as electrocatalysts. Nat Sustain (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01383-x

0 阅读:26

MS杨站长

简介:德国马普所科研民工,13年材料理论计算模拟经验!