17/09/2021 - Energiespeicherung. Silber Nanopartikel zur Verbesserung der Mikroprozessor-Brennstoffzellen

Menéame

Las Mikrobiologische Brennstoffzellen (MFCSie verwenden Bakterien, die an eine Elektrode angeschlossen sind, um die in der organischen Materie gespeicherte chemische Energie direkt in Elektrizität umzuwandeln. Diese Technologie bietet ein großes Potenzial für die Erzeugung erneuerbarer Energien aus verschiedenen Arten von Biomasse und die Abwasserbehandlung.

Unter den Bakterien, die in diesen Batterien verwendet werden, sind die Arten der Gattung Shewanella besonders gut geeignet und kennen sich gut aus. Trotz der Bemühungen, diese Systeme zu verbessern, weisen sie jedoch in der Regel Stromdichten und niedrige Leistung auf, die weitgehend durch den ineffizienten Elektronentransfer zwischen Mikroben und Anoden (positiver Elektrode) begrenzt sind.

Verwendung von Silber-Nanopartikeln

Wie die Zeitschrift erklärt Wissenschaft, die Forscher der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLAIn den USA haben sie einen neuen Weg gefunden, um die Leistung dieser Batterien zu steigern: die Shewanella-Mikroorganismen mit silbernen Nanopartikeln zu bedecken, was die Übertragung von Elektronen von der Mikroben auf die Elektrode, die in diesem Fall aus Grafen hergestellt ist, deutlich verbessert.

Um diesen Effekt zu erzielen, legen die Forscher die Bakterien neben eine Anode aus reduziertem Grafenoxid und silbernen Nanopartikeln (rGO/Ag). Dann kommt es zu einer Migration von Silberionen in die Zellmembran, wo sie dann durch Proteine des Laktatstoffwechsels der Bakterien auf silberne Nanopartikel reduziert werden.

Das Ergebnis ist, dass die silbernen Nanopartikel so mit Zellmembranen verbunden sind, was ihre Effizienz bei der Übertragung von Elektronen in die Anode des Stapels erheblich erhöht.

Leistungsstärkere und effizientere Batterien

"Die silbernen MFC bieten eine maximale Stromdichte von 3,85 Milliamper pro Quadratzentimeter und eine Leistungsdichte von 0,66 Milliwatt pro Quadratzentimeter, die wesentlich höher sind als die der besten bisher gemeldeten MFC," so die Autoren.

"Darüber hinaus sind diese Hybrid-Bio-Brennstoffzellen mit einer koulombischen Effizienz von 81 % ausgezeichnet und effizient."

Die Forscher vertrauen darauf, dass die Verbesserung all dieser Parameter und die neuen Daten über die molekularen Mechanismen, die dahinter stehen, die Entwicklung mikrochemischer elektrochemischer Technologien fördern werden.

Bezug:

Bocheng Cao et al. "Silver nanoparticles boost charge extraction efficiency in Shewanella microbial fuel cells" Science, 2021.

Quelle Bild: Illustration der Membran neben einer Anode von Graphen und silbernen Nanopartikeln, in denen sie Shewanella Bakterien platziert haben. / AKang, Sphere Studio Copyright @ Yu Huang and Xiangfeng Duan

Nachrichtenquelle: SINC-Agentur (Informationsdienst und wissenschaftliche Nachrichten)

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