利用酵母白腐菌结合获电子 3D制真菌电池 发电



(日内瓦8日综合电)在各国努力推进清洁能源转型之际,酵母和白腐菌可能可以扮演微小但巧妙的角色。欧洲新闻网报道,得益于瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的一项新突破,真菌电池有望为偏远地区提供电力。
当电量耗尽内部自行分解
这种真菌电池通过3D打印制成——真菌细胞被混入打印墨水中,并具有生物可降解性的独特优势。一旦电量耗尽,这种电池就会从内部自行分解。
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真菌王国拥有庞大类群,却未被充分利用。这项发明是利用真菌进行创新研究的又一案例。如今,用真菌来制造的各种物品包括衣物、住宅、肉类替代品等,无所不包。
研究人员解释,这是一种微生物燃料电池。与所有生物一样,微生物将养分转化为能量。这种电池的原理就是利用这一代谢过程,将部分能量捕获为电能。
结合2真菌成功研制
Empa研究员雷耶斯说:“我们首次将2种真菌结合,成功研制出有效的燃料电池。”
在这种“电池”的负极侧使用了酵母菌,其代谢过程会释放电子。正极侧则使用了白腐菌,它能产生一种特殊的酶,以捕获电子,将其从电池中导出。
这些真菌以单糖为食,将糖加入电池即可“喂养”它们。“可以将真菌电池储存在干燥状态,要激活电池时就加入水和营养物质。”雷耶斯解释道。
确切来说,这些真菌并不是“种植”到电池中的,而是从一开始就构成了电池材料的基础部分。
借3D打印技术构建电极
这种电池采用3D打印技术,以特定方式来构建电极,从而确保微生物能方便轻松地获取养分。对跨学科研究人员来说,要将真菌细胞混入打印墨水中,绝非易事。
“要找到一种适合真菌良好生长的材料就已经足够困难了。”Empa纤维素与木质材料实验室负责人尼斯特伦说。“同时,这种墨水还必须易于挤出,且不会杀死细胞。当然,它还必须具有电导性和生物可降解性。”
该实验室凭借在软性生物基材料3D打印方面的丰富经验,开发出了一种基于纤维素的适用墨水。真菌细胞甚至可以将纤维素作为额外养分,电池用完后也能更快地被分解。
大型的真菌供电电子设备目前仍遥不可及,因为这些生物细胞产生的电量不多。但可应用的领域包括在偏远地区的农业或科研工作中,为温度传感器等设备供电数天。
研究人员尚未充分发掘真菌的潜力,雷耶斯和尼斯特伦一致认为,“在材料科学领域中,对真菌的研究和利用都是不足的。”
研究人员目前计划制造更强大、更持久耐用的真菌电池,并寻找其他也能够发电的真菌种类。


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