Микробный топливный элемент - Microbial fuel cell

А микробный топливный элемент (MFC) является био-электрохимический система[1] это движет электрический ток используя бактерии и высокоэнергетический окислитель, такой как O2,[2] имитируя бактериальные взаимодействия, обнаруженные в природа. МФЦ можно разделить на две основные категории: опосредованные и неопосредованные. Первые МФЦ, продемонстрированные в начале 20-х гг.th века использовали посредник: химическое вещество, которое переносит электроны от бактерий в ячейке к аноду. Непосредственные МФЦ возникли в 1970-х годах; в этом типе МФЦ бактерии обычно обладают электрохимически активными редокс белки Такие как цитохромы на их внешней мембране, которая может переносить электроны прямо на анод.[3][4] В 21ул столетие МФЦ начали находить коммерческое применение в очистке сточных вод.[5]

История

Идея использования микробов для производства электричество был задуман в начале ХХ века. Майкл Крессе Поттер инициировал эту тему в 1911 году.[6] Поттеру удалось получить электричество из Saccharomyces cerevisiae, но работа получила мало освещения. В 1931 г. Барнетт Коэн создал микробный половина топливные элементы которые при последовательном соединении были способны производить более 35 вольт при токе всего 2 миллиампер.[7]

Исследование DelDuca et al. использованный водород, произведенный ферментация 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 год спустя создал успешный дизайн MFC.[10]

В конце 1970-х годов мало что было известно о том, как работают микробные топливные элементы. Эту концепцию изучал Робин М. Аллен, а затем Х. Питер 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.[ВОЗ? ] как главный авторитет в этой теме.

В мае 2007 г. Университет Квинсленда, Австралия завершила создание прототипа MFC совместными усилиями с Foster's Brewing. Опытный образец объемом 10 л, преобразованный 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

Микробный топливный элемент (MFC) - это устройство, которое обращает химическая энергия к электроэнергия действием микроорганизмы.[12] Эти электрохимические ячейки сконструированы с использованием биоанода и / или биокатода. Большинство MFC содержат мембрану для разделения отсеков анода (где происходит окисление) и катода (где происходит восстановление). Электроны, образующиеся при окислении, переносятся непосредственно на электрод или на электрод. редокс вид-посредник. Электронный поток перемещается на катод. Баланс заряда системы поддерживается ионным движением внутри клетки, обычно через ионную мембрану. Большинство МФЦ используют органические донор электронов который окисляется с образованием CO2, протоны и электроны. Сообщалось о других донорах электронов, таких как соединения серы или водород.[13] В катодной реакции используются различные акцепторы электронов, чаще всего кислород (O2). Другие изученные акцепторы электронов включают восстановление металлов путем восстановления,[14] вода в водород,[15] восстановление нитратов и восстановление сульфатов.

Приложения

Выработка энергии

MFC привлекательны для приложений по выработке электроэнергии, которые требуют только низкого энергопотребления, но где замена батарей может быть нецелесообразной, например, в беспроводных сенсорных сетях.[16][17][18]Беспроводные датчики, работающие от микробных топливных элементов, могут затем использоваться, например, для удаленное наблюдение (консервация).[19]

Практически любой органический материал может быть использован для питания топливного элемента, включая элементы связи для станции очистки сточных вод. Сточные воды химических производств[20][21] и синтетические сточные воды[22][23] были использованы для получения биоэлектричества в двух- и однокамерных МФЦ без медиатора (графитовые электроды без покрытия).

Более высокая выработка мощности наблюдалась с биопленка покрытый графитом анод.[24][25] Выбросы топливных элементов находятся в пределах нормативных ограничений.[26] МФЦ преобразуют энергию более эффективно, чем стандартные двигатель внутреннего сгорания, которые ограничены Эффективность Карно. Теоретически эффективность использования энергии МФЦ намного 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. Электроды в некоторых случаях 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 применения в медицине, например, в кардиостимуляторы.

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

Образование

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 почва 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 Средняя школа науки и технологий Томаса Джефферсона. Несколько обучающих видео и статей также доступны на сайте Международное общество микробной электрохимии и технологии (Общество ISMET) "[32]".

Биосенсор

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. Как биосенсор ).[33]

Сточные воды обычно оцениваются по биохимическая потребность в кислороде (BOD) значения.[требуется разъяснение ] 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.

В ВМС США рассматривает 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 поиск подводных данных без проводной инфраструктуры. Энергии, создаваемой этими топливными элементами, достаточно для поддержания работы датчиков после первоначального запуска.[35] Из-за подводных условий (высокая концентрация 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 в себя других устойчивых к жаре и холоду Shewanella 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 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]

Биовосстановление

В 2010 г. A. ter Heijne et al.[38] сконструировал устройство, способное производить электричество и восстанавливать Cu2+ ионы к металлической меди.

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

Очистки сточных вод

МФЦ используются при очистке воды для сбора энергии с использованием анаэробное пищеварение. Этот процесс также может уменьшить количество патогенов. Однако для этого требуется температура выше 30 градусов C и требуется дополнительный шаг для преобразования биогаз к электричеству. Спиральные прокладки могут использоваться для увеличения выработки электроэнергии за счет создания спирального потока в MFC. Масштабирование MFC является проблемой из-за проблем с выходной мощностью при большей площади поверхности.[40]

Типы

Опосредованный

Большинство микробных клеток электрохимически неактивны. Перенос электронов от микробных клеток к электрод при содействии таких посредников, как тионин, метилвиологен, метиловый синий, гуминовая кислота, и нейтральный красный.[41][42] Большинство доступных медиаторов дороги и токсичны.

Без посредников

Растительный микробный топливный элемент (PMFC)

В микробных топливных элементах без медиатора используются электрохимически активные бактерии для переноса электронов на электрод (электроны переносятся непосредственно от бактериального респираторного фермента к электроду). К электрохимически активным бактериям относятся: Shewanella putrefaciens,[43] Aeromonas hydrophila[44] и другие. Некоторые бактерии могут передавать свое производство электронов через пили на их внешней мембране. МФЦ без посредников менее хорошо охарактеризованы, например, напряжение бактерий, используемых в системе, тип ионообменная мембрана и системные условия (температура, pH и т. д.)

Микробные топливные элементы, не содержащие медиатора, могут работать на Сточные Воды и получать энергию напрямую от определенных растений и O2. Эта конфигурация известна как микробный топливный элемент растений. Возможные растения включают тростник сладкий, кордграсс, рис, помидоры, люпин и водоросли.[45][46][47] Учитывая, что питание происходит от живых растений (на месте-энергетика), этот вариант может обеспечить экологические преимущества.

Микробный электролиз

Основная статья: Ячейка для микробного электролиза

Одним из вариантов MFC без медиатора является ячейка для микробного электролиза (MEC). В то время как MFC производят электрический ток путем 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 электролиз воды или производство метана.[48][49] Полный оборот принципа MFC находится в микробный электросинтез, в котором углекислый газ восстанавливается бактериями с помощью внешнего электрического тока с образованием многоуглеродных органических соединений.[50]

На основе почвы

МФЦ на почвенной основе

Почва -основанные микробные топливные элементы соответствуют основным принципам MFC, согласно которым почва действует как анодная среда, богатая питательными веществами, инокулят и протонообменная мембрана (PEM). В анод размещается на определенной глубине в почве, а катод лежит на поверхности почвы и подвергается воздействию воздуха.

Почвы естественно кишит разнообразными микробами, включая электрогенные бактерии необходимы для MFC, и они полны сложных сахаров и других питательных веществ, которые накопились в результате разложения растительных и животных материалов. Более того, аэробный (потребляющие кислород) микробы, присутствующие в почве, действуют как кислородный фильтр, как и дорогие материалы PEM, используемые в лабораторных системах MFC, которые вызывают редокс потенциал почвы уменьшаться 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 Сточные Воды. Большинство таких SMFC содержат растения, имитирующие построенные водно-болотные угодья. К 2015 году испытания SMFC достигли более 150 л.[51]

В 2015 году исследователи объявили о приложении 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 позволяя удалить соль, оказывающую влияние микробный емкостной 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 открыла в Дении, Испания, в начале 2020 года.[53]

Фототрофная биопленка

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

Одно исследование показало, что PBMFC отображают удельная мощность достаточно для практического применения.[55]

Подкатегорию фототрофных MFC, которые используют чисто кислородный фотосинтетический материал на аноде, иногда называют биологические фотоэлектрические системы.[56]

Нанопористая мембрана

В Лаборатория военно-морских исследований США разработали микробные топливные элементы с нанопористой мембраной, которые используют не-PEM для создания пассивной диффузии внутри элемента.[57] Мембрана представляет собой непористый полимерный фильтр (нейлон, целлюлоза, или же поликарбонат ). Он предлагает сравнимую удельную мощность с Нафион (хорошо известный ПЭМ) с большей прочностью. Пористые мембраны обеспечивают пассивную диффузию, тем самым снижая мощность, необходимую для MFC, чтобы поддерживать PEM активным и увеличивая общий выход энергии.[58]

MFC, которые не используют мембрану, 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 Нафиона (Нафион-117, 0,22 долл. / См2 по сравнению с поликарбонатом, <0,02 $ / см2).[59]

Керамическая мембрана

Мембраны PEM можно заменить керамическими материалами. Керамическая мембрана затраты могут составлять всего 5,66 $ / м2. Макропористая структура керамических мембран позволяет хорошо переносить ионные частицы.[60]

Материалы, которые успешно используются в керамических МФЦ: глиняная посуда, глинозем, муллит, пирофиллит, и терракота.[60][61][62]

Процесс генерации

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

C12ЧАС22О11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e−

 

 

 

 

(Уравнение 1)

Использование микробных топливных элементов неорганический посредников подключиться к электронная транспортная цепь ячеек и произведенных электронов канала. Посредник пересекает внешнюю ячейку липидные мембраны и бактериальная внешняя мембрана; 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 первоначальное окисленное состояние, и этот процесс можно повторить. Это может произойти только в анаэробных условиях.; если кислород присутствует, он будет собирать электроны, так как у него больше электроотрицательность.

При работе MFC анод является конечным акцептором электронов, распознаваемым бактериями в анодной камере. Следовательно, микробная активность сильно зависит от окислительно-восстановительного потенциала анода. А Михаэлис-Ментен кривая была получена между анодным потенциалом и выходной мощностью ацетат -приводной 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 экзоэлектрогены. 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 добавляется субстрат, такой как глюкоза. Эта смесь помещается в герметичную камеру, чтобы остановить проникновение кислорода, тем самым заставляя микроорганизм предпринять анаэробное дыхание. В раствор помещается электрод, который действует как анод.

Во второй камере MFC находится еще один раствор и положительно заряженный катод. Это эквивалент приемника кислорода в конце цепи переноса электронов вне биологической клетки. Решение - это окислитель который улавливает электроны на катоде. Как и в случае электронной цепи в дрожжевой клетке, это могут быть различные молекулы, такие как кислород, хотя более удобным вариантом является твердый окислитель, который требует меньшего объема. О2 [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 Уравнение 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 Нафион. 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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Эбрахими, Атиех; Наджафпур, Гасем Д.; Юсефи Кебрия, Дарьюш (2018). «Производительность микробной опреснительной ячейки для удаления солей и выработки энергии с использованием различных растворов католита». Опреснение. 432: 1–9. Дои:10.1016 / j.desal.2018.01.002.
  2. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2020). «Кислород - это высокоэнергетическая молекула, питающая сложную многоклеточную жизнь: фундаментальные поправки к традиционной биоэнергетике» СКУД Омега 5: 2221–2233. http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  3. ^ Badwal, Sukhvinder P.S; Giddey, Sarbjit S; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд I; Холленкамп, Энтони Ф (2014). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии». Границы химии. 2: 79. Bibcode:2014ФрЧ .... 2 ... 79Б. Дои:10.3389 / fchem.2014.00079. ЧВК  4174133. PMID  25309898.
  4. ^ Мин, Букки; Ченг, Шаоань; Логан, Брюс Э (2005). «Производство электроэнергии с использованием микробных топливных элементов с мембранами и соляными мостами». Водные исследования. 39 (9): 1675–86. Дои:10.1016 / j.watres.2005.02.002. PMID  15899266.
  5. ^ «Опытный завод МФЦ при пивоварне Fosters Brewery». Архивировано из оригинал на 2013-04-15. Получено 2013-03-09.
  6. ^ Поттер, М. К. (1911). «Электрические эффекты, сопровождающие разложение органических соединений». Труды Королевского общества B: биологические науки. 84 (571): 260–76. Дои:10.1098 / rspb.1911.0073. JSTOR  80609.
  7. ^ Коэн, Б. (1931). «Бактериальная культура как электрическая полуклетка». Журнал бактериологии. 21: 18–19.
  8. ^ ДелДука, М. Г., Фриско, Дж. М. и Зурилла, Р. У. (1963). Развитие промышленной микробиологии. Американский институт биологических наук4. С. 81–84.
  9. ^ Karube, I .; Matasunga, T .; Suzuki, S .; Цуру, С. (1976). "Непрерывное производство водорода за счет иммобилизованных целых клеток Clostridium butyricum". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы. 24 (2): 338–343. Дои:10.1016/0304-4165(76)90376-7. PMID  9145.
  10. ^ Карубе, Исао; Мацунага, Тадаши; Цуру, Шинья; Сузуки, Шуичи (ноябрь 1977 г.). «Биохимические клетки, использующие иммобилизованные клетки Clostridium butyricum". Биотехнологии и биоинженерия. 19 (11): 1727–1733. Дои:10.1002 / бит. 260191112.
  11. ^ «Создание устойчивого энергетического решения». Университет Квинсленда, Австралия. Получено 26 августа 2014.
  12. ^ Allen, R.M .; Беннетто, Х. (1993). «Микробные топливные элементы: производство электроэнергии из углеводов». Прикладная биохимия и биотехнология. 39–40: 27–40. Дои:10.1007 / bf02918975. S2CID  84142118.
  13. ^ Брюки, Д .; 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. Дои: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..243л. Дои:10.1016 / j.jpowsour.2014.10.168.
  15. ^ Ой, S .; Логан Б. Э. (2005). «Производство водорода и электроэнергии из сточных вод пищевой промышленности с использованием технологий ферментации и микробных топливных элементов». Водные исследования. 39 (19): 4673–4682. Дои:10.1016 / j.watres.2005.09.019. PMID  16289673.
  16. ^ Субхас Ч. Мукхопадхьяй; Джо-Эйр Цзян (2013). "Применение микробных топливных элементов в сетях датчиков мощности для экологического мониторинга". Беспроводные сенсорные сети и экологический мониторинг. Интеллектуальные датчики, измерения и приборы. 3. Ссылка Springer. С. 151–178. Дои: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. Дои: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. Дои:10.1371 / journal.pone.0063129. ЧВК  3659106. PMID  23700414.
  19. ^ Выставка "Жизнь в тропических лесах" в Лондонском зоопарке
  20. ^ Венката Мохан, S; Моханакришна, G; Srikanth, S; Сарма, П.Н. (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. Дои:10.1016 / j.fuel.2008.03.002.
  21. ^ Венката Мохан, S; Моханакришна, G; Редди, Б. Пурушотам; Сараванан, Р. Сарма, П.Н. (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. Дои:10.1016 / j.bej.2007.08.023.
  22. ^ Мохан, С. Венката; Veer Raghavulu, S .; Srikanth, S .; Сарма, П. Н. (25 июня 2007 г.). «Производство биоэлектричества с помощью микробных топливных элементов без медиатора в ацидофильных условиях с использованием сточных вод в качестве субстрата: влияние скорости загрузки субстрата». Текущая наука. 92 (12): 1720–6. JSTOR  24107621.
  23. ^ Венката Мохан, S; Сараванан, Р. Рагхавулу, С. Вир; Моханакришна, G; Сарма, П.Н. (2008). «Производство биоэлектричества в результате очистки сточных вод в двухкамерном микробном топливном элементе (MFC) с использованием селективно обогащенной смешанной микрофлоры: Эффект католита». Биоресурсные технологии. 99 (3): 596–603. Дои:10.1016 / j.biortech.2006.12.026. PMID  17321135.
  24. ^ Венката Мохан, S; Вир Рагхавулу, S; Сарма, П.Н. (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. Дои:10.1016 / j.bios.2007.11.016. PMID  18248978.
  25. ^ Венката Мохан, S; Вир Рагхавулу, S; Сарма, П.Н. (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. Дои:10.1016 / j.bios.2008.03.010. PMID  18440217.
  26. ^ Choi, Y .; Jung, S .; Ким, С. (2000). «Разработка микробных топливных элементов с использованием бюллетеня Proteus Vulgaris Корейского химического общества». 21 (1): 44–8. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  27. ^ Юэ и Лоутер, 1986
  28. ^ Chen, T .; Barton, S.C .; 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. Дои:10.1021 / ja0163164. PMID  11525685.
  29. ^ Буллен Р.А., Арнот ТК, Лейкман Дж. Б., Уолш ФК (2006). «Биотопливные элементы и их развитие» (PDF). Биосенсоры и биоэлектроника. 21 (11): 2015–45. Дои:10.1016 / j.bios.2006.01.030. PMID  16569499.
  30. ^ Журнал Eos, Waterstof uit het riool, июнь 2008 г.
  31. ^ а б MudWatt. "Научный комплект MudWatt". MudWatt.
  32. ^ «ИСМЕТ».
  33. ^ Kim, 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. Дои:10.1023 / А: 1022891231369. PMID  12882142. S2CID  5980362.
  34. ^ Чанг, Ин Сеоп; Мун, Хёнсу; Чан, Джэ Гён; Ким, Бьюнг Хонг (2005). «Повышение эффективности микробного топливного элемента в качестве датчика БПК с использованием ингибиторов дыхания». Биосенсоры и биоэлектроника. 20 (9): 1856–9. Дои:10.1016 / j.bios.2004.06.003. PMID  15681205.
  35. ^ Гонг, Ю., Радачовски, С. Е., Вольф, М., Нильсен, М. Е., Гиргис, П. Р., и Реймерс, К. Э. (2011). «Бентический микробный топливный элемент в качестве прямого источника энергии для акустического модема и системы датчика кислорода / температуры в морской воде». Экологические науки и технологии. 45 (11): 5047–53. Bibcode:2011EnST ... 45.5047G. Дои:10.1021 / es104383q. PMID  21545151.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  36. ^ Биффингер, Дж. К., Литтл, Б., Пьетрон, Дж., Рэй, Р., Рингайзен, Б. (2008). «Аэробные миниатюрные микробные топливные элементы». Обзор NRL: 141–42.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  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. Дои:10.1016 / j.snb.2017.01.019. ISSN  0925-4005. ЧВК  5362149. PMID  28579695.
  38. ^ Хейне, Аннемик Тер; Лю, Фэй; Вейден, Рената ван дер; Вейма, Ян; Buisman, Cees J.N; Хамелерс, Хубертус В.М. (2010). «Извлечение меди в сочетании с производством электроэнергии в микробном топливном элементе». Экологические науки и технологии. 44 (11): 4376–81. Bibcode:2010EnST ... 44.4376H. Дои: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 микробного электролиза». Прикладная микробиология и биотехнология. 97 (15): 6979–89. Дои:10.1007 / s00253-012-4456-7. PMID  23053105. S2CID  15306503.
  40. ^ Чжан, Фэй, Хэ, Чжэнь, Ге, Чжэн (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 (связь)
  41. ^ Delaney, G.M .; Bennetto, H.P .; Mason, J. R .; Ролик С.Д .; Stirling, J. L .; Терстон, К. Ф. (2008). «Связь с переносом электрона в микробных топливных элементах. 2. Характеристики топливных элементов, содержащих выбранные комбинации микроорганизм-медиатор-субстрат». Журнал химической технологии и биотехнологии. Биотехнологии. 34: 13–27. Дои:10.1002 / jctb.280340104.
  42. ^ Литгоу, А.М., Ромеро, Л., Санчес, И.К., Соуто, Ф.А., и Вега, К.А. (1986). Перехват электрон-транспортной цепи у бактерий с помощью гидрофильных окислительно-восстановительных медиаторов. J. Chem. Исследование, (S): 178–179.
  43. ^ Kim, B.H .; Kim, H.J .; Hyun, M.S .; Парк, Д. Х. (1999a). "Прямая электродная реакция бактерии-восстановителя Fe (III), Шеванелла гниль " (PDF). J Microbiol Biotechnol. 9: 127–131. Архивировано из оригинал (PDF) на 2004-09-08.
  44. ^ Pham, C.A .; Jung, S. J .; Phung, N.T .; Lee, J .; Chang, I. S .; Kim, B.H .; 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. Дои:10.1016 / S0378-1097 (03) 00354-9. PMID  12799011.
  45. ^ Схема микробного топливного элемента без медиатора + объяснение В архиве 10 марта 2011 г. Wayback Machine
  46. ^ «Экологические технологии». Wageningen UR. 2012-06-06.
  47. ^ Стрик, Дэвид П. Б. Т. Б; Хамелерс (Берт), Х. В. М.; 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. Дои:10.1002 / er.1397.
  48. ^ «Центр расширенного управления водными ресурсами».
  49. ^ "DailyTech - Производство водорода в микробах угрожает исчезновению динозавров этанола".
  50. ^ Невин Келли П .; Woodard Trevor L .; Franks Ashley E .; и другие. (Май – июнь 2010 г.). «Микробный электросинтез: питание микробов электричеством для превращения двуокиси углерода и воды во внеклеточные органические соединения, содержащие много углерода». мБио. 1 (2): e00103–10. Дои:10.1128 / mBio.00103-10. ЧВК  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. Дои:10.1039 / C5EW00020C.
  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. Получено 9 октября 2020.
  54. ^ Элизабет, Эльми (2012). «ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ» ПРИРОДНЫМ ПУТЕМ"". Интернет-журнал SALT 'B'. 1. Архивировано из оригинал 18 января 2013 г.
  55. ^ Стрик, Дэвид P.B.T.B; Тиммерс, Рууд А; Хелдер, Марджолейн; Стейнбуш, Кирстен Дж. Дж .; Hamelers, Hubertus V.M; Буйсман, Сис Дж. Н. (2011). «Микробные солнечные элементы: применение фотосинтезирующих и электрохимически активных организмов». Тенденции в биотехнологии. 29 (1): 41–9. Дои:10.1016 / j.tibtech.2010.10.001. PMID  21067833.
  56. ^ Бомбелли, Паоло; Брэдли, Роберт В; Скотт, Аманда М; Филипс, Александр Дж; Маккормик, Алистер Дж; Cruz, Sonia M; Андерсон, Александр; Юнус, Камран; Бендалл, Дерек С; Кэмерон, Петра Дж; Дэвис, Джулия М; Смит, Элисон Дж. Хау, Кристофер Дж; Фишер, Адриан С (2011). «Количественный анализ факторов, ограничивающих трансдукцию солнечной энергии Synechocystis sp. PCC 6803 в биологических фотоэлектрических устройствах». Энергетика и экология. 4 (11): 4690–8. Дои:10.1039 / c1ee02531g.
  57. ^ «Миниатюрные микробные топливные элементы». Офис трансфера технологий. Получено 30 ноября 2014.
  58. ^ Биффингер, Джастин С.; Рэй, Рики; Маленькая, Бренда; Рингайзен, Брэдли Р. (2007). «Диверсификация конструкции биологических топливных элементов за счет использования нанопористых фильтров». Экологические науки и технологии. 41 (4): 1444–49. Bibcode:2007EnST ... 41.1444B. Дои:10.1021 / es061634u. PMID  17593755.
  59. ^ Шабиба, Антру (5 января 2016 г.). «Семинар 2». Поделиться слайдом.
  60. ^ а б Пастернак, Гжегож; Гринман, Джон; Иеропулос, Иоаннис (2016). «Комплексное исследование керамических мембран для недорогих микробных топливных элементов». ChemSusChem. 9 (1): 88–96. Дои:10.1002 / cssc.201501320. ЧВК  4744959. PMID  26692569.
  61. ^ Бехера, Манасвини; Яна, Партха С; Гангрекар, М.М. (2010). «Оценка эффективности недорогого микробного топливного элемента, изготовленного из глиняного горшка с биотическим и абиотическим катодом». Биоресурсные технологии. 101 (4): 1183–9. Дои:10.1016 / j.biortech.2009.07.089. PMID  19800223.
  62. ^ Уинфилд, Джонатан; Гринман, Джон; Хьюсон, Дэвид; Иеропулос, Иоаннис (2013). «Сравнение терракоты и глиняной посуды на предмет разнообразных функций микробных топливных элементов». Биопроцессы и биосистемная инженерия. 36 (12): 1913–21. Дои:10.1007 / s00449-013-0967-6. PMID  23728836. S2CID  206992845.
  63. ^ Беннетто, Х. П. (1990). «Производство электроэнергии микроорганизмами» (PDF). Биотехнологическое образование. 1 (4): 163–168.
  64. ^ Ченг, Ка Ю; Хо, Гоэн; Корд-Рувиш, Ральф (2008). "Сродство микробной биопленки топливного элемента к анодному потенциалу". Экологические науки и технологии. 42 (10): 3828–34. Bibcode:2008EnST ... 42.3828C. Дои:10.1021 / es8003969. PMID  18546730.
  65. ^ Беннетто, Х. Питер; Стирлинг, Джон Л; Танака, Казуко; Вега, Кармен А (1983). «Анодные реакции в микробных топливных элементах». Биотехнологии и биоинженерия. 25 (2): 559–68. Дои:10.1002 / бит. 260250219. PMID  18548670. S2CID  33986929.
  66. ^ Рашид, Наим; Цуй, Ю-Фэн; Саиф Ур Рехман, Мухаммед; Хан, Чен 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. Дои: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 оригинал на 2011-07-21. Получено 2011-02-07.
  • Лю Х., Ченг С., Логан Б.Э. (2005). «Производство электричества из ацетата или бутирата с использованием однокамерного микробного топливного элемента». Environ Sci Technol. 32 (2): 658–62. Bibcode:2005EnST ... 39..658L. Дои:10.1021 / es048927c. PMID  15707069.
  • Rabaey, K. & W. Verstraete (2005). «Микробные топливные элементы: новая биотехнология для выработки энергии». Тенденции биотехнологии. 23 (6): 291–298. Дои: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

внешняя ссылка