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简易微生物燃料电池製作(The Simple Microbi

机器游戏 来源:http://www.018am.com 发布时间:2020-07-28


微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),是一种利用微生物为催化剂,可转换生物基质(bioconvertible substrate)将其分解并直接产生电流的装置,如下图所示

简易微生物燃料电池製作(The Simple Microbi

阳极半电池中包含微生物(选用食用酵母)、葡萄糖(微生物食物来源,food substrate)、亚甲基蓝(电子传递者,electron mediator);阴极半电池中包含还原剂(赤血盐)。产生电能的机制由微生物分解葡萄糖时,释放出电子,这些电子还原NAD+,将能量储存于NADH,在经由NADH去氢酶传递一系列的膜蛋白-电子传递链(electron transport chain),由于电子传递链的位置在细胞膜上,膜上若有肽链或肽聚醣等不导电物质,会阻碍电子在细胞膜上的传递,因此亚甲蓝则辅助电子由细胞膜传递至碳极,经外电路流到阴极还原剂(赤血盐),因此部分文献中,认为微生物在此反应中所扮演的角色为催化剂,将养分(葡萄糖)的化学能转变成电能。

反应方程式如下:

阳极:

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*电子传递步骤

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*膜表面:

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*(2)、(3)为循环步骤

*阳极尽量控制在无氧状态下,否则进行氧气得电子反应,则电子无法经由外电路至阴极,影响电压值。

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※电子传递链:以能量的观点,NADH位于最高位能,释出氢离子和电子并还原一个膜蛋白,且释放能量;接着这些膜蛋白再将电子与氢离子传递至下一个膜蛋白,同时再释放出能量,经由一系列膜蛋白的传递后,亚甲蓝担任电子的传递者,将电子传递至碳棒。

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实验装置:

阳极(-)(透析袋):酵母+葡萄糖+甲基蓝(Mediator)

阴极(+):Fe(CN)63-

电解质:磷酸盐缓冲液

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参考资料
1.www.ncbe.reading.ac.uk
2.第四十七届中小学科展,微生物电力公司—微生物燃料电池之变因探讨
3.http://www.ucl.ac.uk/~ucbplrd/sparks_middle.htm

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