微生物燃料电池概念

什么是微生物燃料电池？

什么是微生物燃料电池？

微生物燃料电池的概念提出已近三十年。当时，一位英国研究人员在碳水化合物中培养细菌的过程中，在连接两个电极时观察到微弱的电流。虽然还在实验室研究阶段。但其研究已逐渐成型，有望成为替代能源。事实上，光合细菌可以有效地从它们的食物中分离能量。微生物可以从有机废物中剥离电子，然后形成电流。利用先进的电子提取技术，这一转化过程可以更有效地进行。目前，研究人员将微生物封装在一个密闭的厌氧试管中，试管的形状做成类似电路的环。处理废物时，先将有机废水引入管内，副产物电子向阳极移动，再通过回路流向阴极。另一个副产品质子通过离子交换膜流向阴极。在阴极，电子和质子与氧反应生成水。微生物燃料电池理论上可以产生1.2伏的最大电压。但是足够多的燃料电池可以像电池一样并联和串联产生足够高的电压作为实用电源。光合细菌

什么是生物燃料电池？

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生物燃料电池是一种特殊的燃料电池，它直接或间接地利用有机物作为燃料，酶作为催化剂。由于全球化石能源的短缺及其在开采和使用过程中对环境的危害，寻找新的可再生能源引起了全世界的广泛关注。

一.生物燃料电池的分类

1.微生物燃料细胞：是指利用完整的微生物细胞作为催化剂，依靠合适的电子传递介质，在生物成分和电极之间进行有效的电子传递。

2.酶生物燃料电池是利用酶作为生物催化剂，通过生物电化学将燃料中的化学能转化为电能的装置。根据电子转移的方式，生物燃料电池可以分为直接生物燃料电池和间接生物燃料电池。

3.DirectBiofuelCells:燃料在电极上反应，电子直接从燃料分子转移到电极上。生物催化剂的作用是催化燃料在电极表面的反应。

4.IndirectBiofuelCells:燃料不在电极上发生反应，而是在电解液或其他地方发生反应，电子被具有氧化还原活性的介体带到电极上。

二、生物燃料电池的特点

燃料来源广泛：乙醇和葡萄糖是生物燃料电池的典型燃料，生物燃料电池还可以利用各种有机和无机物质、微生物呼吸的代谢产物、发酵产物、光合作用甚至污水作为普通燃料电池不能利用的燃料；

(2)反应条件温和：由于采用酶或微生物作为催化剂，一般只需要在接近中性的常温常压下进行反应，易于操作、控制和维护；

良好的生物相容性：由于人体血液中的葡萄糖和氧气可以作为燃料，一旦研制成功，可以方便地为植入人体的一些人造器官提供电能；

催化剂种类繁多：生物燃料电池使用的催化剂主要有三类：微生物、细胞器和酶。其他非酶蛋白也可以用作催化剂。

第三，生物燃料电池的应用

第一个方面，生物燃料电池在生物学和临床医学方面的研究意义重大。生物燃料电池可以用作植入式电源。生物燃料电池可以使用诸如乳酸、维生素C、葡萄糖等内源性物质作为燃料，这些物质在人类或动物中是丰富的。生物燃料电池可作为植入式电源将这些物质转化为电能，也可作为人或动物的植入式电源，如为血管纳米机器人、起搏器、人工心脏等提供电能。

在第二个方面，生物燃料电池在生物质能的利用中也具有重要意义。生物燃料电池作为便携式充电电源，可广泛应用于生物芯片、笔记本电脑、手机、数码产品等。随着大屏手机和各种电子产品的普及，对便携式充电电源的需求将越来越大。生物燃料电池具有燃料来源广泛、易于储存、更换方便、清洁无污染等优点，这决定了其在该领域的潜在优势和巨大市场。