給細(xì)菌“喂”勺糖，做成電池能持續(xù)產(chǎn)電80小時(shí)?這不是“天方夜譚”，而是天津大學(xué)化工學(xué)院學(xué)生團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的成果——高效混菌微生物燃料電池，并于不久前獲得了2015國(guó)際遺傳工程機(jī)器設(shè)計(jì)競(jìng)賽(iGEM)金獎(jiǎng)及該賽事Best Energy Project單項(xiàng)獎(jiǎng)。

利用微生物代謝反應(yīng)中的電子傳遞作為電池中的電子供體這一概念從上世紀(jì)70年代被提出。近年，微生物燃料電池已成為生物化工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。天大化工學(xué)院學(xué)生團(tuán)隊(duì)第一次將復(fù)雜的混菌體系概念應(yīng)用到微生物燃料電池中，并且得到了較為高效穩(wěn)定的電輸出結(jié)果。

微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。天大的微生物燃料電池則選取了混合菌群體系。學(xué)生們利用基因工程對(duì)菌株進(jìn)行改造，使工程化培養(yǎng)的混菌體系不僅共生，還能高效協(xié)同。“我們?cè)O(shè)計(jì)的體系中，每一種微生物都有各自獨(dú)特的職能，分工明確、各司其職。這樣能夠減輕傳統(tǒng)微生物燃料電池中產(chǎn)電細(xì)菌的代謝負(fù)擔(dān)，提高其電子傳遞效率，使體系供電持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，效率更高。”團(tuán)隊(duì)成員之一、天津大學(xué)化工學(xué)院生物化工專(zhuān)業(yè)研究生劉悅介紹說(shuō)。

“細(xì)菌群就好像一個(gè)各司其職的團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)基為它們提供生存必備的空氣和水，我們希望今后通過(guò)給它們‘喂’飯——加一勺糖或者一把含有纖維素的草，使其干勁兒更足。”團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師天津大學(xué)化工學(xué)院元英進(jìn)教授表示，“經(jīng)過(guò)逐步技術(shù)優(yōu)化，它能生產(chǎn)出同鋰電池電量相同的電輸出，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、成本低、綠色零污染。”

據(jù)悉，天大化工學(xué)院研制的這款電池目前能持續(xù)高效產(chǎn)電(電池續(xù)航)超過(guò)80小時(shí)。未來(lái)，通過(guò)工程化設(shè)計(jì)和裝置材料改進(jìn)，有可能做成5號(hào)電池，甚至手機(jī)電池。