利用天然聚合物作为阳极材料的新型微生物燃料电池取得进展
微生物燃料电池利用产电微生物降解污水中的有机物并产生电能，达到同时进行污水治理和生物产电的效果。阳极作为产电微生物的载体，有机物降解的界面和电子收集传输的介质，发挥着重要的作用。目前常用的阳极材料为碳布、碳纸等，研究人员也设计合成了氮掺杂的三维碳材料等，这些材料提升了微生物燃料电池的产电性能，但其制备过程较复杂，且不适合量产，因此性能高效、价格低廉的阳极材料仍然是研究人员探索的目标。
蚕茧是一种特殊的三维天然聚合物，其主要成分是蛋白质，南京工业大学IAM团队将其炭化形成氮掺杂的高导电碳材料，且能够很好的保持其原有三维结构，在作为微生物燃料电池阳极的时候能提高生物相容性，为电活性微生物提供更多的空间，提升电子传递效率等，从而提升产电性能，与碳布相比最大功率密度提升2.5倍。此外，通过炭化前的脱胶过程能将蚕茧柔性化并达到更高的产电性能，这一特别的机械性能也将使其适应不同的电池构型，探索更多的应用。这一由天然材料炭化形成的氮掺杂碳材料将为微生物燃料电池的阳极探索提供新的思路，同时也有潜力在其他能源领域，如超级电容器储能、CO2吸附、燃料电池等发挥更多的应用。该工作近期发表在Nano Energy, 2017, 32, 382–388。
该工作得到了国家自然科学基金，江苏省自然科学基金等项目的资助和支持。
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来源：南京工业大学
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