细菌驱动的燃料电池用于将甲烷转化为电能

科学家已经创造了一种细菌驱动的燃料电池，可以将温室气体甲烷转化为电能。几十年来，人们一直试图直接转化甲烷。但是他们还不能用微生物燃料电池做到这一点。我们设计了一种可以的细菌菌株，美国宾夕法尼亚州立大学教授Thomas K Wood说。

微生物燃料电池利用微生物将化学能转化为电能。它们可以在大多数有机材料上运行，包括废水，乙酸盐和酿造废物。但是，甲烷会给微生物燃料电池带来一些问题，因为尽管有消耗甲烷的细菌，但它们生活在海洋深处，目前无法在实验室中培养。

研究人员创建了一个产生电能的细菌联盟，因为每种细菌都可以完成其工作。研究人员使用包括DNA克隆在内的合成生物学方法，创建了一种类似于黑海深处的细菌，但它们可以在实验室中生长。

这种细菌利用甲烷，产生乙酸盐、电子和抓住电子的能量酶。研究人员还加入了厌氧消化器污泥中发现的细菌混合物 -- 废物处理的最后一步。这种污泥含有产生化合物的细菌，这些化合物可以将电子输送到电极，但是这些细菌需要适应甲烷才能在燃料电池中生存。“在这个过程中，我们需要电子航天飞机。

污泥中的细菌就像穿梭一样，”伍德说。一旦电子到达电极，电子的流动就会产生电能。为了增加发电量，研究人员使用了一种自然存在的细菌属-Geobacter，它消耗由合成细菌产生的乙酸盐，该细菌捕获甲烷以产生电子。

为了证明电子穿梭是必要的，研究人员仅用合成细菌和细菌来运行燃料电池。燃料电池不发电。他们添加了腐殖酸-一种无生命的电子穿梭-燃料电池起作用了。污泥中的细菌比腐殖酸更好，因为它们是自我维持的。

“这个过程为微生物燃料电池提供了大量电能。然而，在这一点上，这个量是由甲醇燃料电池产生的电力的1,000倍，”伍德说。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。