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由于能源的日益匮乏,开发新型清洁能源、调整能源结构已引起全世界的关注。微生物燃料电池是一种利用微生物产生电能的新型装置。
1、绿脓杆菌是一种自然界广泛存在的细菌,可以通过分离、鉴别的方法得到。绿脓菌素可以通过绿脓杆菌生物合成和吩嗪硫酸甲酯光化学合成两种方法制备,再通过硅胶柱层析的方法提纯绿脓菌素;并可以通过紫外、红外、差示扫描量热仪(DSC)对其进行结构表征。
2、在双池式微生物燃料电池中,以醋酸钠为底物,通过电池装置对淡水沉积物中的产电细菌进行富集,取得了较理想的结果。结果表明:在更换培养基的模式下,电流的产生与在电极表面的产电细菌构成的致密生物膜有关;利用循环伏安的方法考察其阳极区内电化学活性物质的产生,发现在电位为200mV(相对于饱和甘汞电极)附近时,出现代表电化学活性物质的氧化还原峰;溶液中具有电化学活性的代谢产物也有利于溶液中悬浮细菌产生电流。
同时将富集的产电细菌在富马酸培养基中进行扩大培养,为微生物燃料电池的相关研究提供实验用菌。
3、在共阴极微生物燃料电池的模型的建立中,以醋酸钠为底物,使用在天然沉积物中富集的细菌作为阳极区微生物源,取得了较理想的结果。在此基础上,以绿脓菌素为电子传递介体,初步探讨了绿脓菌素对产电细菌产电性的影响。结果表明:在厌氧条件下,绿脓菌素对产电细菌的电流输出有一定影响,且加入绿脓菌素后,短期内电流上升的峰值随着绿脓菌素浓度的增加而增大,而绿脓菌素能有效抑制细菌的生长,抑制作用随着绿脓菌素浓度增加而增加,证明了短期内电流的迅速升高归功于绿脓菌素的电子传递作用。当绿脓菌素浓度在67.5μM以下时,产电细菌经过一段时间的自我修复,少量菌体恢复活力,在适合的条件下,可以继续生存并繁殖,证明了电流第二次升高主要归功于阳极内产电细菌的生长。根据扫描电镜结果证实,菌群在绿脓菌素作用后,长杆状细菌相对减少,而短杆状细菌相对增多。
绿脓菌素能够充当电子传递介体将电子从细胞转移到电极。循环伏安结果表明,绿脓菌素的峰电位随pH的上升而负移,因此pH的上升有利于微生物燃料电池的放电。
在共阴极微生物燃料电池中,以葡萄糖为底物,使用大肠杆菌作为阳极区微生物源,没有出现电流的上升。在此基础上,以绿脓菌素为电子传递介体,初步探讨了绿脓菌素对大肠杆菌产电性的影响。结果表明:在厌氧条件下,绿脓菌素没有提高大肠杆菌的产电能力;并且绿脓菌素对大肠杆菌的生长有抑制作用,抑制作用随着浓度的增加而增加。