微生物燃料电池导电外壳

据外国媒体报道：近日，有研究人员使用电子传导聚合物涂覆单个细菌细胞，使得微生物燃料电池表现出高性能。

在厌氧条件下，某些细菌会发电，这种行为可以用于微生物燃料电池，特别是废水处理。但是这种燃料电池的功率密度很低，新加坡和中国科学家现在提出了一个非常规的解决方案：他们用导电聚合物涂覆活的电活菌，并获得了微生物燃料电池的高性能阳极。他们的研究成果发表在了AngewandteChemie杂志上。

微生物燃料电池的历史可以追溯到二十世纪初，科学家们将细菌细胞与电极连接起来发电。从原理上说，在无氧环境中，细菌新陈代谢发生改变，不再产生二氧化碳和水，改为产生质子和电子。

为了增强其传导性，来自新加坡南洋理工大学的Qichun Zhang和他的同事探讨了使用电子导电聚合物壳包裹细菌的方法，该方法的一大挑战是如何保证涂覆外壳后还能维持细菌的生理特征。

最终，他们选择了聚合物聚吡咯，作者解释说，团队希望利用聚吡咯改变细菌细胞改善细菌细胞的电导率，而不会降低细菌细胞的活力。他们使用铁离子作为“氧化引发剂”，在细菌表面形成聚合的吡咯单体。所选择的生物体是具有金属耐受性和有氧和无氧生活方式而闻名的白纹丝杆菌（Wewanellaoneidensis）。他们对处理后的细菌用碳阳极进行生物流生成测试，结果发现，涂覆之后细菌仍然活跃，与未进行涂覆的细菌相比，它们显示出23倍导电率，发电量增加了5倍，微生物燃料电池中阳极的最大功率密度提高了14倍。并且如果使用乳酸盐喂养，可观察到明显的电流，未使用聚合物涂覆的细菌则无法观察这一现象。

Zhang的方法是微生物阳极电导率问题的优良解决方案，作者认为，活体细菌的这种涂层方案可能为微生物燃料电池的探索打开新世界，为细胞表面官能化的一般研究做出贡献。