미생물 연료전지

Microbial fuel cell

bioelectrochemical 연료 전지 system[1]의 전기 전자 줄인 화합물(또한 연료나 전자 도우너로 알려진)의 미생물을 산화로부터 양극에서 산소(또한 산화제 또는 전자 억셉터로 알려져) 같은 산화 화합물에 high-energy 하기 위해 만든 전용함으로써 현재를 생성하Microbial 연료 전지(MFC)한 종류이다. 그 외부 전기 회로를 통해 음극 처리한다. MFC는 두 가지 일반적인 범주로 분류할 수 있다. 20세기 초에 입증된 최초의 MFC는 중재자를 사용했는데, 그것은 세포 내의 박테리아에서 양극으로 전자를 전달하는 화학 물질이다. 1970년대에 MFCs가 출현했다; 이러한 종류의 MFC에서 박테리아는 전형적으로 그들의 외부 막에 사이토크롬과 같은 전기 화학적으로 활성 리독스 단백질을 가지고 있다. 이것은 전자를 양극으로 직접 전달할 수 있다.[2][3] 21세기에 MFC는 폐수 처리에서 상업적 용도를 찾기 시작했다.[4]

역사

미생물을 사용하여 전기를 생산한다는 생각은 20세기 초에 고안되었다. 마이클 크레세 포터는 1911년에 이 주제를 시작했다.[5] 포터는 사카로미세스 세레비시아에서 가까스로 전기를 발생시켰지만, 이 작품은 거의 커버리지가 않았다. 1931년 바넷 코헨은 직렬로 연결되었을 때 2밀리암페어의 전류만으로 35볼트 이상의 전류를 생산할 수 있는 미생물 반연료 전지를 만들었다.[6]

델두카 등의 연구 클로스트리디움 부티리쿰이 수소와 공기 연료 전지의 양극에서 반응제로서 포도당을 발효하여 생산한 수소 사용 세포는 기능을 했지만, 미생물에 의한 수소 생산의 불안정성 때문에 신뢰할 수 없었다.[7] 이 문제는 스즈키 외가 1976년에 해결되었는데,[8] 그는 1년 후에 성공적인 MFC 디자인을 생산했다.[9]

1970년대 후반, 미생물 연료전지가 어떻게 기능하는지에 대해서는 거의 이해되지 않았다. 그 개념은 로빈 M에 의해 연구되었다. 알렌 그리고 나중에 H. Peter Bennetto. 사람들은 연료전지를 개발 도상국들을 위한 전기 발생의 가능한 방법으로 보았다. 1980년대 초반부터 베넷토의 연구는 연료전지가 어떻게 작동하는지 이해하는데 도움을 주었고 많은 사람들에게[who?] 베넷토는 이 화제의 가장 중요한 권위자로 여겨졌다.

2007년 5월, 오스트레일리아 퀸즐랜드 대학교는 포스터스 브루잉과 협력하여 MFC 시제품을 완성했다. 시제품인 10 L 디자인은 양조장 폐수를 이산화탄소, 깨끗한 물과 전기로 변환시켰다. 그 그룹은 곧 있을 국제 바이오 에너지 회의를 위한 시범적 규모의 모델을 만들 계획을 가지고 있었다.[10]

정의

미생물 연료전지(MFC)는 미생물의 작용에 의해 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치다.[11] 이러한 전기화학세포는 바이오애노드 및/또는 바이오매시드를 사용하여 구성된다. 대부분의 MFC는 양극(산화 발생 장소)과 음극(감소 발생 장소)의 구획을 분리하는 막을 포함하고 있다. 산화 과정에서 생성된 전자는 전극이나 리독스 중재자 종으로 직접 전달된다. 전자 유속이 음극으로 이동한다. 시스템의 전하 균형은 세포 내부의 이온적인 움직임에 의해 유지되며, 보통 이온막을 가로질러서 유지된다. 대부분의 MFC는 유기 전자 공여기를 사용하여 산화된2 CO, 양성자, 전자를 생산한다. 황 화합물이나 수소와 같은 다른 전자 기증자들이 보고되었다.[12] 음극 반응은 다양한 고에너지 전자 수용기를 사용하며, 대부분 산소(O2)를 사용한다. 연구된 다른 전자 수용체로는 감량에 의한 금속 회수,[13] 수소로의 물,[14] 질산염 감소,[15][16] 황산염 감소 등이 있다.

적용들

발전

MFC는 저전력만을 필요로 하지만 무선 센서 네트워크와 같이 배터리를 교체하는 것이 비현실적일 수 있는 발전 애플리케이션에 매력적이다.[17][18][19] 미생물 연료전지로 구동되는 무선 센서는 예를 들어 원격 모니터링(보존)에 사용될 수 있다.[20]

폐수처리장에 연결 전지를 포함한 거의 모든 유기물질이 연료전지를 공급하는데 사용될 수 있다. 화학 공정 폐수와[21][22] 합성 폐수는[23][24] 이중 및 단일 챔버 중재자가 없는 MFC(무코팅 흑연 전극)에서 생물전기를 생산하기 위해 사용되어 왔다.

바이오필름으로 덮인 흑연 양극으로 더 높은 전력 생산이 관찰되었다.[25][26] 연료전지 배출량은 규제 한계에 한참 못 미친다.[27] MFC는 카르노 효율에 의해 제한되는 표준 내연기관보다 더 효율적으로 에너지를 변환한다. 이론적으로, MFC는 에너지 [28]효율이 50%를 훨씬 초과할 수 있다. 로젠달은 기존 수소 생산 기술에 비해 에너지 투입량이 8배 적은 수소를 생산했다.

게다가, MFC는 더 작은 규모에서도 작동할 수 있다. 경우에 따라 전극은 MFC가 배터리를 대체할 수 있도록 두께가 7μm, 길이 2cm밖에 되지 않는다.[29] 그것은 재생 가능한 형태의 에너지를 제공하고 재충전할 필요가 없다.

MFC는 20 °C에서 40 °C의 온화한 조건과 약 7[30] °C의 pH에서 잘 작동하지만 페이스메이커와 같은 장기 의료 적용에 필요한 안정성이 부족하다.

발전소는 조류와 같은 수생식물을 기반으로 할 수 있다. 기존 전력시스템에 인접해 배치되면 MFC 시스템은 전력선을 공유할 수 있다.[31]

교육

토양 기반 미생물 연료전지는 여러 과학 분야(미생물학, 지질화학, 전기공학 등)를 포괄하고 있으며, 냉장고에서 나오는 토양이나 물품 등 흔히 구할 수 있는 재료를 사용하여 만들 수 있어 교육 도구 역할을 한다. 가정과학 프로젝트와 교실을 위한 키트가 제공된다.[32] 교실에서 미생물 연료전지가 사용되는 한 예는 토마스 제퍼슨 과학기술고등학교의 IBET(통합생물학, 영어, 기술) 교육과정이다. '국제미생물전기화학학회(ISMET Society)'에서도 여러 교육 영상과 기사를 볼 수 있다.[33]

바이오센서

주요 기사: 바이오센서

미생물 연료전지에서 발생하는 전류는 연료로 사용되는 폐수의 유기 물질 함량에 정비례한다. MFCs는 폐수의 용해 농도를 측정할 수 있다(즉, 바이오센서로서).[34]

폐수는 일반적으로 생화학적 산소 요구량(BOD) 값으로 평가된다.[clarification needed] BOD 값은 적절한 미생물 공급원으로 5일 동안 샘플을 배양하여 결정되며, 일반적으로 폐수 공장에서 수집되는 활성 슬러지가 활성화된다.

MFC형 BOD 센서는 실시간 BOD 값을 제공할 수 있다. 산소와 질산은 양극에 걸쳐 선호되는 전자 수용체를 방해하고 있어 MFC로부터의 전류 발생을 감소시키고 있다. 따라서 MFC BOD 센서는 이러한 전자 수용기가 존재하는 상태에서 BOD 값을 과소평가한다. 이것은 시안화나 아지드화 같은 단자 산화효소 억제제를 사용하여 MFC에서 에어로빅과 질산염 호흡을 억제함으로써 피할 수 있다.[35] 그러한 BOD 센서는 상업적으로 이용할 수 있다.

미 해군은 환경 센서용 미생물 연료 전지를 고려하고 있다. 환경 센서에 미생물 연료 전지를 사용하면 더 오랜 기간 동안 전력을 공급할 수 있으며 유선 인프라 없이 해저 데이터를 수집하고 검색할 수 있다. 이러한 연료전지에 의해 생성되는 에너지는 초기 시동시간 이후에도 센서를 지탱하기에 충분하다.[36] 해군은 해저 조건(고염 농도, 변동 온도 및 제한된 영양 공급)으로 인해 가용 영양소의 보다 완벽한 활용을 가능하게 하는 소금 내성 미생물을 혼합한 MFC를 배치할 수 있다. 셰와넬라 원니덴시스(Shewanella oneidensis)가 1차 후보지만, 다른 열기와 냉기를 견디는 셰와넬라 spp도 포함될 수 있다.[37]

자체 동력이 있고 자율적인 BOD/COD 바이오센서가 최초로 개발되어 담수 내 유기 오염물질 탐지가 가능하다. 센서는 MFC가 생산하는 전력에만 의존하며 유지 보수 없이 연속적으로 작동한다. 이 장치는 오염 수준에 대해 알리기 위해 알람을 켜는데, 신호의 빈도가 증가하면 더 높은 오염 수준에 대해 경고하는 반면, 낮은 빈도는 낮은 오염 수준에 대해 경고한다.[38]

생물발견

2010년에 A.[39] ter Heijne 등은 전기를 생산하고 Cu2+ 이온을 구리 금속으로 줄일 수 있는 장치를 만들었다.

미생물 전기분해 세포는 수소를 생산하는 것으로 입증되었다.[40]

폐수처리

MFCs는 혐기성 소화를 이용하여 에너지를 수확하기 위해 수처리에 사용된다. 그 과정은 또한 병원균을 줄일 수 있다. 다만 30℃ 이상의 온도가 필요하고, 바이오가스를 전기로 전환하기 위해서는 추가 단계가 필요하다. 나선 스페이서는 MFC에서 나선형 흐름을 만들어 전기 발생을 증가시키는 데 사용될 수 있다. MFC의 스케일링은 더 큰 표면 영역의 출력 도전 때문에 도전이다.[41]

종류들

매개됨

대부분의 미생물 세포는 전기 화학적으로 활동하지 않는다. 미생물 세포에서 전극으로의 전자 전달은 티오닌, 메틸 비올로겐, 메틸 블루, 허미산, 중성 적색 등의 매개체에 의해 촉진된다.[42][43] 대부분의 가능한 중재자들은 비싸고 독성이 있다.

중재자 없는

식물 미생물 연료전지(PMFC)

중재자 없는 미생물 연료전지는 쉐와넬라 퍼트레파시엔스[44], 에어로모나스 친수필라[45] 등 전기화학 활성세균을 이용해 박테리아 호흡기 효소에서 전자를 전극으로 직접 전달한다. 어떤 박테리아는 외부 막의 섬유를 통해 전자생산을 이전할 수 있다. 중재자 없는 MFC는 시스템에 사용되는 박테리아의 변형, 이온교환막의 종류 및 시스템 조건(온도, pH 등) 등 특성이 덜하다.

중재자 없는 미생물 연료전지는 폐수 위를 달릴 수 있고 특정 식물과 O로부터2 직접 에너지를 추출할 수 있다. 이 구성은 식물 미생물 연료전지로 알려져 있다. 가능한 식물은 갈대 스위트그래스, 노끈그래스, 쌀, 토마토, 루핀, 해조류 등이다.[46][47][48] 이 동력이 살아있는 식물(현장에너지 생산)을 이용해 얻어지는 것을 고려하면, 이 변종은 생태학적 이점을 제공할 수 있다.

미생물 전기분해

주요 기사: 미생물전기분해세포

중재자 없는 MFC의 한 가지 변화는 미생물 전기분해 세포(MEC)이다. MFC는 물 속 유기화합물이 박테리아를 분해해 전류를 발생시키는 반면 MEC는 박테리아에 전압을 가해 수소나 메탄을 생성하는 과정을 부분적으로 거꾸로 한다. 이것은 유기체의 미생물 분해에 의해 생성되는 전압을 보충하여 물의 전기분해나 메탄생산을 유도한다.[49][50] MFC 원리의 완전한 반전은 외부 전류를 이용해 박테리아에 의해 이산화탄소가 감소해 다탄소 유기화합물을 형성하는 미생물 전기합성법에서 발견된다.[51]

토양 기반

토양 기반 MFC

토양 기반 미생물 연료 전지는 MFC 기본 원칙을 준수하며, 여기서 토양은 영양분이 풍부한 양극 매체, 접종 및 양성자 교환 막(PEM) 역할을 한다. 양극은 토양 내 특정 깊이에 위치하며, 음극은 토양 위에 위치하여 공기에 노출된다.

토양에는 MFC에 필요한 전기생성세균 등 다양한 미생물이 자연적으로 풍부하고, 식물과 동물성 물질 부패로 축적된 복합당류와 기타 영양소가 풍부하다. 더욱이 토양에 존재하는 에어로빅(산소를 소비하는) 미생물들은 산소 필터의 역할을 하는데, 이는 연구실 MFC 시스템에 사용되는 값비싼 PEM 물질과 비슷하며, 이는 토양의 리독스 잠재력을 더 깊이 있게 감소시키는 원인이 된다. 흙에 기반을 둔 MFC가 과학 교실의 인기 있는 교육 도구가 되고 있다.[32]

침전물 미생물 연료전지(SMFC)가 폐수 처리를 위해 적용됐다. 단순한 SMFC는 폐수를 오염시키지 않으면서 에너지를 발생시킬 수 있다. 그러한 대부분의 SMFC는 건설된 습지를 모방하기 위한 식물을 포함하고 있다. 2015년까지 SMFC 테스트는 150L 이상에 도달했다.[52]

2015년 연구원들은 에너지를 추출하고 배터리를 충전하는 SMFC 응용 프로그램을 발표했다. 소금은 물에서 양전하 이온과 음전하 이온으로 분리되어 각각의 음전극과 양전극에 달라붙어 배터리를 충전하고 염분에 영향을 미치는 미생물 용량성 담수화를 제거할 수 있게 한다. 미생물들은 담수화 과정에 필요한 에너지보다 더 많은 에너지를 생산한다.[53] 2020년에 유럽의 한 연구 프로젝트가 0.5 kWh/m3 정도의 에너지 소비로 인간의 소비를 위한 담수화 처리로 달성했는데, 이는 예술 담수화 기술의 현재 에너지 소비 존중 상태의 85% 감소에 해당한다. 또한 에너지를 얻는 생물학적 과정은 환경에서의 방출을 위한 잔존수를 정화하거나 농업/산업 용도에 재사용한다. 이는 아퀼리아가 2020년 초 스페인 데니아에 개장한 담수화 혁신센터에서 이뤄낸 성과다.[54]

광소성 바이오필름

광합성 바이오필름 MFCs(ner)는 엽록소와 캔다노파 등 광합성 미생물이 함유된 광합성 바이오필름 양극을 사용한다. 그들은 광합성을 하여 유기 대사물을 생산하고 전자를 기증한다.[55]

한 연구에서는 PBMFC가 실제 적용에 충분한 전력 밀도를 보인다는 사실을 발견했다.[56]

양극에서 순수한 산소 광합성 물질을 사용하는 광생성 MFC의 하위 범주를 생물학적 광전계통이라고도 한다.[57]

나노섬유막

미국 해군 연구소는 비 PEM을 사용하여 세포 내에서 수동적 확산을 발생시키는 나노 막 미생물 연료 전지를 개발했다.[58] 막은 비유성 고분자 필터(나일론, 셀룰로오스, 또는 폴리카보네이트)이다. 내구성이 뛰어난 나피온(PEM)에 견줄 만한 전력 밀도를 제공한다. 다공성 막은 수동 확산이 가능하여 PEM을 활성 상태로 유지하기 위해 MFC에 공급되는 필요한 전력을 감소시키고 총 에너지 출력을 증가시킨다.[59]

막을 사용하지 않는 MFC는 유산소 환경에 혐기성 박테리아를 배치할 수 있다. 그러나 막이 없는 MFC는 토착세균에 의한 음극 오염과 전력 공급 마이크로베에 의한 음극 오염을 경험한다. 나노막의 새로운 수동적 확산은 음극 오염 걱정 없이 막이 없는 MFC의 이점을 얻을 수 있다.나노막도 나피온(Nafion-117, 0.22/cm2 vs 폴리카보네이트, <0.02/cm2)보다 11배 싸다.[60]

세라믹 막

PEM막은 세라믹 소재로 대체할 수 있다. 세라믹 멤브레인 비용은 $5.66/m까지2 낮을 수 있다. 세라믹 막의 마크로푸스 구조는 이온종의 좋은 이동을 가능하게 한다.[61]

세라믹 MFC에 성공적으로 채용된 재료는 토기, 알루미나, 멀라이트, 피로필라이트, 테라코타 등이다.[61][62][63]

생성공정

미생물이 유산소 조건에서 설탕과 같은 물질을 섭취하면 이산화탄소와 물을 생산한다. 그러나 산소가 존재하지 않을 때, 그들은 수크로스에 대해 아래에 설명된 것처럼 이산화탄소, 수력(수소 이온), 그리고 전자를 생산할 수 있다.[64]

C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e−

(Eqt.1)

미생물 연료전지는 무기 매개체를 사용하여 생성된 세포와 채널 전자의 전자전달 체인을 두드린다. 중재자는 외부 세포 지질막과 박테리아 외부막을 가로지른 다음, 그것은 보통 산소나 다른 매개체가 차지하게 되는 전자 전송 사슬로부터 전자를 해방시키기 시작한다.

이제 축소된 중재자는 전극으로 전달되는 전자가 가득한 셀을 빠져나간다. 이 전극은 양극이 된다. 전자의 방출은 중재자를 원래의 산화 상태로 재활용하여 과정을 반복할 준비를 한다. 이것은 혐기성 조건에서만 일어날 수 있다; 만약 산소가 존재한다면, 그것은 방출할 더 많은 자유 에너지를 가지고 있기 때문에 전자를 모을 것이다.

MFC 운전에서 양극은 양극실에서 박테리아에 의해 인식되는 단자 전자 수용기다. 따라서 미생물 활동은 양극의 리독스 잠재력에 크게 의존한다. 미카엘리스-멘텐 곡선은 아세테이트 구동 MFC의 양극 전위와 출력 사이에서 얻었다. 임계 양극 전위는 최대 출력을 제공하는 것처럼 보인다.[65]

잠재적 매개체로는 천연 적색, 메틸렌 블루, 티오닌, 레소루핀 등이 있다.[66]

전류를 생산할 수 있는 유기체는 엑소 전기로겐이라고 불린다. 이 전류를 사용 가능한 전기로 바꾸려면, 엑소 전극을 연료전지에 수용해야 한다.

포도당 등 기질을 첨가한 용액에 중재자와 효모 등 미생물이 함께 섞여 있다. 이 혼합물은 산소가 들어오지 못하도록 밀폐된 방에 넣어 미생물들이 혐기성 호흡을 하도록 강요한다. 양극 역할을 하기 위해 전극을 용액에 넣는다.

MFC의 두 번째 챔버에는 또 다른 용액과 양극 충전 음극이 있다. 그것은 생물학적 세포 외부인 전자 운송 체인의 끝에 있는 산소 싱크와 동등한 것이다. 용액은 음극에서 전자를 집는 산화제다. 효모세포의 전자사슬과 마찬가지로 이것은 산소 등 다양한 분자가 될 수 있지만, 보다 편리한 옵션은 부피가 적게 필요한 고체 산화제다. O2 또는 고체 산화제는 세포에 동력을 공급하는 화학적 에너지의 대부분을 제공한다.

두 전극을 연결하는 것은 전선(또는 다른 전기 전도성 경로)이다. 회로를 완성하고 두 챔버를 연결하는 것은 염교 또는 이온교환막이다. 이 마지막 기능은 Eqt. 1에서 설명한 대로 생성된 양성자가 양극 챔버에서 음극 챔버로 통과할 수 있도록 한다.

감소된 중재자는 전자를 세포에서 전극으로 운반한다. 여기서 중재자는 전자를 퇴적시키면서 산화된다. 그런 다음 이것들은 전선을 가로질러 전자 싱크 역할을 하는 두 번째 전극으로 흐른다. 여기서부터 그것들은 산화 물질로 통한다. 또한 수소 이온/프로톤은 나피온과 같은 양성자 교환막을 통해 양극에서 음극으로 이동한다. 그것들은 낮은 농도 구배까지 이동하며 산소와 결합될 것이다. 그러나 이를 위해서는 전자가 필요하다. 이것은 전류를 발생시키고 수소는 농도 구배를 유지하도록 사용된다.

녹조 바이오매스는 미생물 연료전지에서 기질로 사용할 때 높은 에너지를 주는 것으로 관찰되었다.[68]

참고 항목

참조

  1. ^ Logan, Bruce E.; Hamelers, Bert; Rozendal, René; Schröder, Uwe; Keller, Jürg; Freguia, Stefano; Aelterman, Peter; Verstraete, Willy; Rabaey, Korneel (2006). "Microbial Fuel Cells: Methodology and Technology". Environmental Science & Technology. 40 (17): 5181–5192. doi:10.1021/es0605016. PMID 16999087.
  2. ^ Badwal, Sukhvinder P. S; Giddey, Sarbjit S; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I; Hollenkamp, Anthony F (2014). "Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies". Frontiers in Chemistry. 2: 79. Bibcode:2014FrCh....2...79B. doi:10.3389/fchem.2014.00079. PMC 4174133. PMID 25309898.
  3. ^ Min, Booki; Cheng, Shaoan; Logan, Bruce E (2005). "Electricity generation using membrane and salt bridge microbial fuel cells". Water Research. 39 (9): 1675–86. doi:10.1016/j.watres.2005.02.002. PMID 15899266.
  4. ^ "MFC Pilot plant at the Fosters Brewery". Archived from the original on 2013-04-15. Retrieved 2013-03-09.
  5. ^ Potter, M. C. (1911). "Electrical Effects Accompanying the Decomposition of Organic Compounds". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 84 (571): 260–76. Bibcode:1911RSPSB..84..260P. doi:10.1098/rspb.1911.0073. JSTOR 80609.
  6. ^ Cohen, B. (1931). "The Bacterial Culture as an Electrical Half-Cell". Journal of Bacteriology. 21: 18–19.
  7. ^ 델두카, M. G., 프리스코, J. M., 주릴라, R. W. (1963년) 산업 미생물학의 발전. 미국생물과학연구소, 4, pp81–84.
  8. ^ Karube, I.; Matasunga, T.; Suzuki, S.; Tsuru, S. (1976). "Continuous hydrogen production by immobilized whole cels of Clostridium butyricum". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. 24 (2): 338–343. doi:10.1016/0304-4165(76)90376-7. PMID 9145.
  9. ^ Karube, Isao; Matsunaga, Tadashi; Tsuru, Shinya; Suzuki, Shuichi (November 1977). "Biochemical cells utilizing immobilized cells of Clostridium butyricum". Biotechnology and Bioengineering. 19 (11): 1727–1733. doi:10.1002/bit.260191112.
  10. ^ "Brewing a sustainable energy solution". The University of Queensland Australia. Retrieved 26 August 2014.
  11. ^ Allen, R.M.; Bennetto, H.P. (1993). "Microbial fuel cells: Electricity production from carbohydrates". Applied Biochemistry and Biotechnology. 39–40: 27–40. doi:10.1007/bf02918975. S2CID 84142118.
  12. ^ Pant, D.; Van Bogaert, G.; Diels, L.; Vanbroekhoven, K. (2010). "A review of the substrates used in microbial fuel cells (MFCs) for sustainable energy production". Bioresource Technology. 101 (6): 1533–43. doi:10.1016/j.biortech.2009.10.017. PMID 19892549.
  13. ^ Lu, Z.; Chang, D.; Ma, J.; Huang, G.; Cai, L.; Zhang, L. (2015). "Behavior of metal ions in bioelectrochemical systems: A review". Journal of Power Sources. 275: 243–260. Bibcode:2015JPS...275..243L. doi:10.1016/j.jpowsour.2014.10.168.
  14. ^ Oh, S.; Logan, B. E. (2005). "Hydrogen and electricity production from a food processing wastewater using fermentation and microbial fuel cell technologies". Water Research. 39 (19): 4673–4682. doi:10.1016/j.watres.2005.09.019. PMID 16289673.
  15. ^ Philippon, Timothé; Tian, Jianghao; Bureau, Chrystelle; Chaumont, Cédric; Midoux, Cédric; Tournebize, Julien; Bouchez, Théodore; Barrière, Frédéric (2021-08-01). "Denitrifying bio-cathodes developed from constructed wetland sediments exhibit electroactive nitrate reducing biofilms dominated by the genera Azoarcus and Pontibacter". Bioelectrochemistry. 140: 107819. doi:10.1016/j.bioelechem.2021.107819. ISSN 1567-5394. PMID 33894567.
  16. ^ Pous, Narcís; Koch, Christin; Colprim, Jesús; Puig, Sebastià; Harnisch, Falk (2014-12-01). "Extracellular electron transfer of biocathodes: Revealing the potentials for nitrate and nitrite reduction of denitrifying microbiomes dominated by Thiobacillus sp". Electrochemistry Communications. 49: 93–97. doi:10.1016/j.elecom.2014.10.011. hdl:10256/10827. ISSN 1388-2481.
  17. ^ Subhas C Mukhopadhyay; Joe-Air Jiang (2013). "Application of Microbial Fuel Cells to Power Sensor Networks for Ecological Monitoring". Wireless Sensor Networks and Ecological Monitoring. Smart Sensors, Measurement and Instrumentation. Vol. 3. Springer link. pp. 151–178. doi:10.1007/978-3-642-36365-8_6. ISBN 978-3-642-36365-8.
  18. ^ Wang, Victor Bochuan; Chua, Song-Lin; Cai, Zhao; Sivakumar, Krishnakumar; Zhang, Qichun; Kjelleberg, Staffan; Cao, Bin; Loo, Say Chye Joachim; Yang, Liang (2014). "A stable synergistic microbial consortium for simultaneous azo dye removal and bioelectricity generation". Bioresource Technology. 155: 71–6. doi:10.1016/j.biortech.2013.12.078. PMID 24434696.
  19. ^ Wang, Victor Bochuan; Chua, Song-Lin; Cao, Bin; Seviour, Thomas; Nesatyy, Victor J; Marsili, Enrico; Kjelleberg, Staffan; Givskov, Michael; Tolker-Nielsen, Tim; Song, Hao; Loo, Joachim Say Chye; Yang, Liang (2013). "Engineering PQS Biosynthesis Pathway for Enhancement of Bioelectricity Production in Pseudomonas aeruginosa Microbial Fuel Cells". PLOS ONE. 8 (5): e63129. Bibcode:2013PLoSO...863129W. doi:10.1371/journal.pone.0063129. PMC 3659106. PMID 23700414.
  20. ^ "ZSL London Zoo trials world's first plant selfie". Zoological Society of London (ZSL).
  21. ^ Venkata Mohan, S; Mohanakrishna, G; Srikanth, S; Sarma, P.N (2008). "Harnessing of bioelectricity in microbial fuel cell (MFC) employing aerated cathode through anaerobic treatment of chemical wastewater using selectively enriched hydrogen producing mixed consortia". Fuel. 87 (12): 2667–76. doi:10.1016/j.fuel.2008.03.002.
  22. ^ Venkata Mohan, S; Mohanakrishna, G; Reddy, B. Purushotham; Saravanan, R; Sarma, P.N (2008). "Bioelectricity generation from chemical wastewater treatment in mediatorless (anode) microbial fuel cell (MFC) using selectively enriched hydrogen producing mixed culture under acidophilic microenvironment". Biochemical Engineering Journal. 39: 121–30. doi:10.1016/j.bej.2007.08.023.
  23. ^ Mohan, S. Venkata; Veer Raghavulu, S.; Srikanth, S.; Sarma, P. N. (25 June 2007). "Bioelectricity production by mediatorless microbial fuel cell under acidophilic condition using wastewater as substrate: Influence of substrate loading rate". Current Science. 92 (12): 1720–6. JSTOR 24107621.
  24. ^ Venkata Mohan, S; Saravanan, R; Raghavulu, S. Veer; Mohanakrishna, G; Sarma, P.N (2008). "Bioelectricity production from wastewater treatment in dual chambered microbial fuel cell (MFC) using selectively enriched mixed microflora: Effect of catholyte". Bioresource Technology. 99 (3): 596–603. doi:10.1016/j.biortech.2006.12.026. PMID 17321135.
  25. ^ Venkata Mohan, S; Veer Raghavulu, S; Sarma, P.N (2008). "Biochemical evaluation of bioelectricity production process from anaerobic wastewater treatment in a single chambered microbial fuel cell (MFC) employing glass wool membrane". Biosensors and Bioelectronics. 23 (9): 1326–32. doi:10.1016/j.bios.2007.11.016. PMID 18248978.
  26. ^ Venkata Mohan, S; Veer Raghavulu, S; Sarma, P.N (2008). "Influence of anodic biofilm growth on bioelectricity production in single chambered mediatorless microbial fuel cell using mixed anaerobic consortia". Biosensors and Bioelectronics. 24 (1): 41–7. doi:10.1016/j.bios.2008.03.010. PMID 18440217.
  27. ^ Choi, Y.; Jung, S.; Kim, S. (2000). "Development of Microbial Fuel Cells Using Proteus Vulgaris Bulletin of the Korean Chemical Society". 21 (1): 44–8. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  28. ^ Yue & Lowther, 1986년
  29. ^ Chen, T.; Barton, S.C.; Binyamin, G.; Gao, Z.; Zhang, Y.; Kim, H.-H.; Heller, A. (Sep 2001). "A miniature biofuel cell". J Am Chem Soc. 123 (35): 8630–1. doi:10.1021/ja0163164. PMID 11525685.
  30. ^ Bullen RA, Arnot TC, Lakeman JB, Walsh FC (2006). "Biofuel cells and their development" (PDF). Biosensors & Bioelectronics. 21 (11): 2015–45. doi:10.1016/j.bios.2006.01.030. PMID 16569499.
  31. ^ Eos 매거진 Waterstof uit het riool, 2008년 6월
  32. ^ a b MudWatt. "MudWatt Science Kit". MudWatt.
  33. ^ "ISMET – The International Society for Microbial Electrochemistry and Technology".
  34. ^ Kim, BH.; Chang, IS.; Gil, GC.; Park, HS.; Kim, HJ. (April 2003). "Novel BOD (biological oxygen demand) sensor using mediator-less microbial fuel cell". Biotechnology Letters. 25 (7): 541–545. doi:10.1023/A:1022891231369. PMID 12882142. S2CID 5980362.
  35. ^ Chang, In Seop; Moon, Hyunsoo; Jang, Jae Kyung; Kim, Byung Hong (2005). "Improvement of a microbial fuel cell performance as a BOD sensor using respiratory inhibitors". Biosensors and Bioelectronics. 20 (9): 1856–9. doi:10.1016/j.bios.2004.06.003. PMID 15681205.
  36. ^ Gong, Y., Radachowsky, S. E., Wolf, M., Nielsen, M. E., Girguis, P. R., & Reimers, C. E. (2011). "Benthic Microbial Fuel Cell as Direct Power Source for an Acoustic Modem and Seawater Oxygen/Temperature Sensor System". Environmental Science and Technology. 45 (11): 5047–53. Bibcode:2011EnST...45.5047G. doi:10.1021/es104383q. PMID 21545151.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  37. ^ Biffinger, J.C., Little, B., Pietron, J., Ray, R., Ringeisen, B.R. (2008). "Aerobic Miniature Microbial Fuel Cells". NRL Review: 141–42.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  38. ^ Pasternak, Grzegorz; Greenman, John; Ieropoulos, Ioannis (2017-06-01). "Self-powered, autonomous Biological Oxygen Demand biosensor for online water quality monitoring". Sensors and Actuators B: Chemical. 244: 815–822. doi:10.1016/j.snb.2017.01.019. ISSN 0925-4005. PMC 5362149. PMID 28579695.
  39. ^ Heijne, Annemiek Ter; Liu, Fei; Weijden, Renata van der; Weijma, Jan; Buisman, Cees J.N; Hamelers, Hubertus V.M (2010). "Copper Recovery Combined with Electricity Production in a Microbial Fuel Cell". Environmental Science & Technology. 44 (11): 4376–81. Bibcode:2010EnST...44.4376H. doi:10.1021/es100526g. PMID 20462261.
  40. ^ Heidrich, E. S; Dolfing, J; Scott, K; Edwards, S. R; Jones, C; Curtis, T. P (2012). "Production of hydrogen from domestic wastewater in a pilot-scale microbial electrolysis cell". Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (15): 6979–89. doi:10.1007/s00253-012-4456-7. PMID 23053105. S2CID 15306503.
  41. ^ Zhang, Fei, He, Zhen, Ge, Zheng (2013). "Using Microbial Fuel Cells to Treat Raw Sludge and Primary Effluent for Bioelectricity Generation". Department of Civil Engineering and Mechanics; University of Wisconsin – Milwaukee.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  42. ^ Delaney, G. M.; Bennetto, H. P.; Mason, J. R.; Roller, S. D.; Stirling, J. L.; Thurston, C. F. (2008). "Electron-transfer coupling in microbial fuel cells. 2. Performance of fuel cells containing selected microorganism-mediator-substrate combinations". Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Biotechnology. 34: 13–27. doi:10.1002/jctb.280340104.
  43. ^ 리츠고우, AM, 로메로, L, 산체스, I.C., Southo, F.A., 그리고 C.A.의 베가(1986년). 친수성 레독스 매개체를 가진 박테리아에서 전자-교통 체인의 간섭. J. 켐. 연구, (S):178–179.
  44. ^ Kim, B.H.; Kim, H.J.; Hyun, M.S.; Park, D.H. (1999a). "Direct electrode reaction of Fe (III) reducing bacterium, Shewanella putrefacience" (PDF). J Microbiol Biotechnol. 9: 127–131. Archived from the original (PDF) on 2004-09-08.
  45. ^ Pham, C. A.; Jung, S. J.; Phung, N. T.; Lee, J.; Chang, I. S.; Kim, B. H.; Yi, H.; Chun, J. (2003). "A novel electrochemically active and Fe(III)-reducing bacterium phylogenetically related to Aeromonas hydrophila, isolated from a microbial fuel cell". FEMS Microbiology Letters. 223 (1): 129–134. doi:10.1016/S0378-1097(03)00354-9. PMID 12799011.
  46. ^ "Rasierapparate • plantpower.eu • 2021". plantpower.eu. Archived from the original on March 10, 2011.
  47. ^ "Environmental Technology". Wageningen UR. 2012-06-06.
  48. ^ Strik, David P. B. T. B; Hamelers (Bert), H. V. M; Snel, Jan F. H; Buisman, Cees J. N (2008). "Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell". International Journal of Energy Research. 32 (9): 870–6. doi:10.1002/er.1397.
  49. ^ "Advanced Water Management Centre". Advanced Water Management Centre.
  50. ^ "DailyTech – Microbial Hydrogen Production Threatens Extinction for the Ethanol Dinosaur".
  51. ^ Nevin Kelly P.; Woodard Trevor L.; Franks Ashley E.; et al. (May–June 2010). "Microbial Electrosynthesis: Feeding Microbes Electricity To Convert Carbon Dioxide and Water to Multicarbon Extracellular Organic Compounds". mBio. 1 (2): e00103–10. doi:10.1128/mBio.00103-10. PMC 2921159. PMID 20714445.
  52. ^ Xu, Bojun; Ge, Zheng; He, Zhen (2015). "Sediment microbial fuel cells for wastewater treatment: Challenges and opportunities". Environmental Science: Water Research & Technology. 1 (3): 279–84. doi:10.1039/C5EW00020C. hdl:10919/64969.
  53. ^ Clark, Helen (March 2, 2015). "Cleaning up wastewater from oil and gas operations using a microbe-powered battery". Gizmag.
  54. ^ Borras, Eduard. "New Technologies for Microbial Desalination Ready for Market Entry". Leitat's Projects Blog. Retrieved 9 October 2020.
  55. ^ Elizabeth, Elmy (2012). "GENERATING ELECTRICITY BY "NATURE'S WAY"". SALT 'B' Online Magazine. 1. Archived from the original on 2013-01-18.
  56. ^ Strik, David P.B.T.B; Timmers, Ruud A; Helder, Marjolein; Steinbusch, Kirsten J.J; Hamelers, Hubertus V.M; Buisman, Cees J.N (2011). "Microbial solar cells: Applying photosynthetic and electrochemically active organisms". Trends in Biotechnology. 29 (1): 41–9. doi:10.1016/j.tibtech.2010.10.001. PMID 21067833.
  57. ^ Bombelli, Paolo; Bradley, Robert W; Scott, Amanda M; Philips, Alexander J; McCormick, Alistair J; Cruz, Sonia M; Anderson, Alexander; Yunus, Kamran; Bendall, Derek S; Cameron, Petra J; Davies, Julia M; Smith, Alison G; Howe, Christopher J; Fisher, Adrian C (2011). "Quantitative analysis of the factors limiting solar power transduction by Synechocystis sp. PCC 6803 in biological photovoltaic devices". Energy & Environmental Science. 4 (11): 4690–8. doi:10.1039/c1ee02531g.
  58. ^ "Miniature Microbial Fuel Cells". Technology Transfer Office. Retrieved 30 November 2014.
  59. ^ Biffinger, Justin C.; Ray, Ricky; Little, Brenda; Ringeisen, Bradley R. (2007). "Diversifying Biological Fuel Cell Design by Use of Nanoporous Filters". Environmental Science and Technology. 41 (4): 1444–49. Bibcode:2007EnST...41.1444B. doi:10.1021/es061634u. PMID 17593755.
  60. ^ Shabeeba, Anthru (5 Jan 2016). "Seminar 2". Slide Share.
  61. ^ a b Pasternak, Grzegorz; Greenman, John; Ieropoulos, Ioannis (2016). "Comprehensive Study on Ceramic Membranes for Low-Cost Microbial Fuel Cells". ChemSusChem. 9 (1): 88–96. doi:10.1002/cssc.201501320. PMC 4744959. PMID 26692569.
  62. ^ Behera, Manaswini; Jana, Partha S; Ghangrekar, M.M (2010). "Performance evaluation of low cost microbial fuel cell fabricated using earthen pot with biotic and abiotic cathode". Bioresource Technology. 101 (4): 1183–9. doi:10.1016/j.biortech.2009.07.089. PMID 19800223.
  63. ^ Winfield, Jonathan; Greenman, John; Huson, David; Ieropoulos, Ioannis (2013). "Comparing terracotta and earthenware for multiple functionalities in microbial fuel cells". Bioprocess and Biosystems Engineering. 36 (12): 1913–21. doi:10.1007/s00449-013-0967-6. PMID 23728836. S2CID 206992845.
  64. ^ Bennetto, H. P. (1990). "Electricity Generation by Micro-organisms" (PDF). Biotechnology Education. 1 (4): 163–168.
  65. ^ Cheng, Ka Yu; Ho, Goen; Cord-Ruwisch, Ralf (2008). "Affinity of Microbial Fuel Cell Biofilm for the Anodic Potential". Environmental Science & Technology. 42 (10): 3828–34. Bibcode:2008EnST...42.3828C. doi:10.1021/es8003969. PMID 18546730.
  66. ^ Bennetto, H. Peter; Stirling, John L; Tanaka, Kazuko; Vega, Carmen A (1983). "Anodic reactions in microbial fuel cells". Biotechnology and Bioengineering. 25 (2): 559–68. doi:10.1002/bit.260250219. PMID 18548670. S2CID 33986929.
  67. ^ 슈미트-로르, K.(2020). "산소는 복합 다세포 생명에 동력을 공급하는 고에너지 분자: 전통적인 바이오 에너지 에너지에 대한 근본적인 수정" ACS 오메가 5: 2221–2233. http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  68. ^ Rashid, Naim; Cui, Yu-Feng; Saif Ur Rehman, Muhammad; Han, Jong-In (2013). "Enhanced electricity generation by using algae biomass and activated sludge in microbial fuel cell". Science of the Total Environment. 456–457: 91–4. Bibcode:2013ScTEn.456...91R. doi:10.1016/j.scitotenv.2013.03.067. PMID 23584037.

추가 읽기

외부 링크