Какие клетки могут преобразовывать какие виды энергии в электрический ток?

Микробные топливные элементы (МТЭ) — это биоэлектрохимические системы, которые используют метаболическую активность определенных бактерий для генерации электрического тока. Эти бактерии, известные как экзоэлектрогенные микроорганизмы, обладают уникальной способностью переносить электроны в результате своего метаболизма непосредственно на электрод. Субстрат для этих бактерий может быть разным, но обычно он включает органические вещества, такие как сточные воды, сельскохозяйственные отходы или даже моча.

Процесс начинается с того, что бактерии потребляют органические вещества и расщепляют их в ходе метаболизма. Во время этого процесса бактерии выделяют электроны в качестве побочного продукта. Эти электроны затем захватываются анодом МТЭ, который контактирует с бактериями. Электроны проходят через внешнюю цепь MFC и в конечном итоге принимаются катодом, где они соединяются с кислородом, образуя воду.

Общую химическую реакцию можно упростить следующим образом:

Органическое вещество + Бактерии → Электроны (захваченные анодом)

Электроны (через внешнюю цепь) → Катод + Кислород → Вода

В результате этого переноса электронов между анодом и катодом генерируется электрический ток. Выходное напряжение и мощность MFC зависят от различных факторов, таких как тип бактерий, концентрация субстрата и эффективность системы.

Вот несколько примеров ячеек, которые могут преобразовывать химическую энергию в электрический ток с помощью МТЭ:

Shewanella oneidensis:Эта бактерия обычно используется в МФЦ из-за ее высокой экзоэлектрогенной активности. Виды Shewanella могут использовать различные органические соединения и обитают в водной среде.

Geobacterulferreducens:Еще одна известная экзоэлектрогенная бактерия, Geobacter, может переносить электроны на электроды и использовать различные субстраты, такие как ацетат и лактат.

Pseudomonas aeruginosa:виды Pseudomonas продемонстрировали способность генерировать электричество в МФЦ с использованием органических субстратов, таких как глюкоза и ацетат.

Escherichia coli:Хотя некоторые штаммы E. coli используются не так часто, как ранее упомянутые бактерии, они были созданы так, чтобы проявлять экзоэлектрогенное поведение.

Эти клетки примечательны своей способностью преобразовывать химическую энергию, запасенную в органических соединениях, в электрическую энергию посредством процесса внеклеточного переноса электронов. Эта возможность открывает возможности для производства биоэнергии и очистки сточных вод, где МФЦ могут генерировать электроэнергию, одновременно очищая органические загрязнители.