科學(xué)家研制可在黑暗中使用的細(xì)菌發(fā)電生物電池

    鋰電世界  國(guó)外媒體報(bào)道，用細(xì)菌制成的電池很快將會(huì)為我們的電子產(chǎn)品提供電能。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以把細(xì)菌體表蛋白生成的能量收集起來(lái)，作為電能。這項(xiàng)重大突破將會(huì)導(dǎo)致由細(xì)菌產(chǎn)生的清潔電流，或稱(chēng)“生物電池（bio batteries）”誕生。

    該研究成果發(fā)表《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，它顯示，細(xì)菌接觸到金屬或者是礦物質(zhì)時(shí)，它們體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)就會(huì)生成電流，并通過(guò)細(xì)胞膜流出體外。這意味著可以把細(xì)菌直接“束縛”到電極上，這一發(fā)現(xiàn)表明我們又向成功制出高效微生物燃料電池邁進(jìn)了一大步。研究人員制成海洋細(xì)菌希瓦氏菌的合成版本，他們僅采用了被認(rèn)為是這種細(xì)菌用來(lái)把電子從巖石上轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的蛋白。然后他們把這些蛋白質(zhì)嵌入到一層層泡囊中，這些是微小的油脂（脂肪）囊，例如組成細(xì)菌膜的那些物質(zhì)。隨后他們對(duì)電子在細(xì)菌體內(nèi)的給電子體和體外用來(lái)提供礦物質(zhì)的一塊金屬之間的傳輸情況進(jìn)行檢測(cè)。

    英國(guó)東安格利亞大學(xué)的生物學(xué)家湯姆-克拉克博士說(shuō)：“我們知道細(xì)菌能轉(zhuǎn)移金屬和礦物質(zhì)里的電子，這種互動(dòng)主要取決于細(xì)菌體表的特殊蛋白。但是目前我們還不清楚，這些蛋白是直接還是間接通過(guò)環(huán)境中一種我們不知道的介質(zhì)做到這些的。我們的研究顯示，這些蛋白質(zhì)能夠直接‘接觸’礦物質(zhì)表面，并產(chǎn)生電流，這表明細(xì)菌可能是依附在金屬或者礦物質(zhì)表面，通過(guò)它們的細(xì)胞膜傳導(dǎo)電流的。事實(shí)上這是我們第一次觀測(cè)到細(xì)菌細(xì)胞膜的組成成分是如何與不同物質(zhì)發(fā)生互動(dòng)的，并首次了解了金屬和礦物質(zhì)在細(xì)胞表面發(fā)生的互動(dòng)存在多大差異。這些細(xì)菌展現(xiàn)出作為微生物燃料電池的巨大潛能，它們可以通過(guò)分解家庭或者農(nóng)業(yè)廢料產(chǎn)生電流。”

    克拉克說(shuō)：“另一種可能性是把這些細(xì)菌當(dāng)作電極表面的微型工廠(chǎng)，電極通過(guò)這些蛋白質(zhì)提供的電能促使細(xì)胞內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。科學(xué)家已經(jīng)清楚，細(xì)菌會(huì)對(duì)礦物質(zhì)和金屬產(chǎn)生影響，但這是首次證實(shí)它們可以直接釋放電流。在這方面可能有其他種類(lèi)的細(xì)菌比我們當(dāng)前采用的細(xì)菌做得更加出色。未來(lái)的生物電池將在沒(méi)有太陽(yáng)能的黑暗環(huán)境下特別實(shí)用，這是因?yàn)樗鼈兡茉谡鸷蟮钠h(yuǎn)地區(qū)或者是海洋深處持續(xù)工作。”

    美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的生物化學(xué)家、研究人員史梁（Liang Shi）說(shuō)：“我們研制了一種獨(dú)特系統(tǒng)，這樣我們就能模擬細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。我們測(cè)量的電子轉(zhuǎn)移率快的令人難以置信，這種速度足以支持細(xì)菌的呼吸作用。”更為重要的是，這一發(fā)現(xiàn)還有助于我們了解碳是如何在大氣層、陸地和海洋之間循環(huán)的。史梁說(shuō)：“當(dāng)有機(jī)物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)致使鐵減少時(shí)，會(huì)釋放出二氧化碳和水。而把鐵作為一個(gè)能量源時(shí)，細(xì)菌會(huì)把二氧化碳組合成食物。如果我們了解電子轉(zhuǎn)移，我們就能弄明白細(xì)菌是如何控制碳循環(huán)的。”