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3D微型生物燃料电池

时间:2016-07-19 08:34:04来源:中国氢能源网

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爱荷华州立大学的研究人员开发出了一种基于纸张的三维微型生物燃料电池(MFC),该电池可以利用毛细作用引导液体流动,使得燃料电池不需要消耗外来电力。他们的研究报告刊登在了最近的TECHNOLOGY杂志上。

据悉,新开发的微型燃料电池系统可以产生1.3μW的电能以及52.25μA的电流,功率密度达到25W/m3。由于该燃料电池不需要使用电力驱动液体流通,故其产生的能量可全部被利用,这对该电池的进一步发展应用相当重要。

在微型生物燃料电池中,生物层起到了至关重要的作用,通过增加生物层的面积以及厚度可以使得燃料电池产生更多的电流。生物层有助于氧化还原分子吸附到电极上,使得微型生物燃料电池有更高的功率密度。在生物层中,细菌产生电子的是一个复杂的过程,其中包含有不少酶催化的反应。生成的电子通过不同的电子转移方式到达阳极,这些电子传递方式都是相当复杂的,并且每种细菌电子传递的方式都有不同。以典型的Shewanella Oneidensis MR-1细菌为例,有三种电子传递方式,包括直接接触、排泄可溶性氧化还原分子以及生物纳米线传导。在研究中,有70%的电子通过排泄可溶性氧化还原分子的方式传递,而直接接触传递的电子对生产电流的大小影响很小。

过去基于纸张的微型生物燃料电池很少能持续数天,且没有足够的时间让生物层形成,获得的电流和电压大部分来自于细胞外的电子传递,这并没有完全展示出微型生物燃料电池的发电能力。此次研究揭示了微型生物燃料电池的真实发电能力。爱荷华州立大学的研究人员正开发更好的方法来控制电流以及电压稳定输出,控制环境测试可以帮助系统输出更加稳定的结果。为了使该电池有更好的实用性和更低的成本,研究人员还将研究如何去除电池中的Nafion和铁氰化钾。

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