作者:Phys Thamarasee Jeewandara
（同organic）有机 研究中使用的MFC)阴极侧，和b)阳极侧
学分:皇家开放科学学会，doi: 10
1098/rsos
210996 在一份现在发表在皇家社会开放科学上的新报告中，穆罕默德·塔哈·阿门和一组来自韩国琼布克国立大学和埃及扎加齐格大学的生物纳米系统工程、化学工程和微生物学的科学家展示了在空气阴极微生物燃料电池中使用雨水作为可持续分析物的可能性
结果显示了构建体如何在特定的温度范围内，在有氧和无氧环境下工作
这项工作强调了雨水季节在无氧条件下的重大影响，在无氧条件下，夏季雨水在没有添加环境温度下的养分的情况下达到了553±2毫伏的开路电位(OCP)
营养物质的加入进一步增加了电池电压
研究小组通过将反应器暴露在环境温度的空气(有氧条件)中，获得了冬季雨水的最大开路电位
由此产生的雨水微生物燃料电池(RMFC)产生的最大功率输出为7 0
在相应的电流密度值为44 0时为1毫瓦·米-2
30摄氏度时为7毫安-2
科学家们利用夏季雨水获得了环境温度下的最大输出功率
夏季，乳杆菌属
形成了主要的电活性属，而葡萄球菌属
主导了冬季雨水
循环伏安法分析证实了电子可以直接从细菌生物膜传递到阳极表面，而无需任何介质，从而为可持续的雨水基微生物燃料电池开辟了一条新的途径
在微生物燃料电池中将化学能转化为电能 微生物燃料电池系统为微生物提供了一种装置，通过顺序反应将嵌入某些有机化合物中的化学能氧化成三磷酸腺苷(三磷酸腺苷)，从而将化学能转化为电能
燃料电池不同于其他类型的燃料电池，因为活的生物体可以作为催化剂来组织阳极室中存在的有机材料
MFC开发过程提供了一个干净、可靠和高效的过程，没有任何有毒的副产品
虽然微型金融公司产生的能量相对较低，但它可以从不同环境中自然存在的几种废物中获取能量，直接转化为电能
因此，在偏远地区，微型燃料电池被认为是无线传感器的一种方便的发电设备
雨水含有从大气中收集的各种微生物，空气中有大量微生物活动的证据
新鲜雨水样品包含广泛的系统发育多样性，包括基因组序列，如α蛋白细菌、放线菌、细菌素和皮孔菌
多种微生物的存在促使科学家研究利用雨水微生物燃料电池(RMFC)发电的可能性，因为它们能够代谢有机和无机成分
在这部作品中，阿门等人
基于样品收集季节，研究了两种不同的雨水样品，以通过单室空气阴极MFC发电
结果令人惊讶地提供了来自相对高质量大气的有希望的功率输出
OCP代表(a)环境温度下的固体火箭燃料电池和水基燃料电池；和(b)在30℃下
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1098/rsos
210996 实验和季节效应 该团队分别在4月和12月收集夏季和冬季雨水，并使用不含添加剂或含营养肉汤培养基的样品
阿门等人
接下来构建一个MFC，用作阳极和阴极之间的由透明聚丙烯酸制成的单室空气阴极
研究小组在阳极室中放置了一个银/氯化银参比电极，以测量电极的电位
他们组装了MFC，并使用紫外线对其进行消毒，然后用纯雨水作为阳极电解液(阳极侧的电解液)以及含有营养肉汤培养基的雨水来测试其性能
为了检查有氧/无氧条件，研究小组接着让环境空气直接接触多功能体适一体机，并在另一种情况下阻止氧气进入，以创造无氧条件
阿门等人
预计雨水中微生物的种类和数量会随着季节的变化而变化
运行15天后，在环境温度下，夏季雨水提供了比冬季更大的开路电位
结果表明，尽管夏季雨水产生了更有利的阳极电解液，但是所提出的雨水微生物燃料电池无论在哪个收集季节都可以产生非常可接受的潜力
OCP支持(a)厌氧和好氧反应器(就硫酸盐还原菌而言)和(b)水资源微生物燃料电池
学分:皇家开放科学学会，doi: 10
1098/rsos
210996 装置中的电化学表征和实验效果 该团队还在三电极装置中使用恒电位仪和循环伏安法分析测试了微生物燃料电池的电化学性能，其中他们将阳极指定为工作电极，将阴极和Ag/AgCl分别指定为反电极和参比电极
运行22天后，研究小组拆除仪器，在营养琼脂培养基中培养从阳极表面和阳极电解液取样的生物膜
在分离出细菌生长后，阿门等人
提取基因组DNA进行分析
研究小组发现，在实践中，维持微生物燃料电池的厌氧条件相当困难，因此研究了有氧条件下的电池，以确定雨水在发电装置中作为阳极电解液的成功作用
他们将这一发现归功于30摄氏度时营养物质的快速代谢
输出值强调了雨水微生物燃料电池在适当条件下在夏季或冬季的应用
在整个运行期间，有营养物质和无营养物质的SRMFC)电压输出和(b)功率密度
学分:皇家开放科学学会，doi: 10
1098/rsos
210996 评估结构的可靠性 仅夏季雨水(标为SRMFC-A)就产生了553±0的最大电压输出
与含有养分的夏季雨水相比，为6毫伏(标示为SRMFC-WN)
仅用夏季雨水的装置就产生了18天的最大输出，而那些培养基中含有营养物质的装置在三天内达到了最大功率输出
由于在实际设置中向燃料电池添加营养物是乏味的，结果表明该设置如何能够在没有营养物的情况下独立使用，以产生用于实时应用的合理电压
循环伏安法的其他结果显示了电子是如何在没有介质的情况下通过直接接触从细菌生物膜传递到阳极表面的
冬季和夏季的微生物燃料电池也通过扫描电子显微镜显示了厚的、结构良好的电活性膜，使得将电子转移到阳极成为可能
两者细菌生物膜的扫描电镜图像；(a)南南合作和三角合作以及(b)世界农村合作和三角合作
学分:皇家开放科学学会，doi: 10
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210996 细菌群落分析与展望 科学家们检查了微生物变异，以调查用过的雨水中的微生物群落
他们指出，微生物之间的协同作用是形成电活性生物膜的一个重要因素，电活性生物膜可以长期维持生物电化学系统
而乳杆菌属
在夏季微生物燃料电池装置中形成为主要的电活性细菌，葡萄球菌属
在冬季设置中占主导地位
提议的微生物燃料电池适用于世界各地
在实践中，该团队希望将该装置应用于偏远地区，在这些地区，电池可以先充满雨水，然后保持开路模式，在阳极表面形成生物膜，并产生稳定的开路电位
通过这种方式，穆罕默德·塔哈·阿门和他的同事展示了空气阴极单室微生物燃料电池的发展，该电池可以有效地利用雨水作为阳极电解液
由此产生的产品不仅可用于为无线传感器供电，还可作为监测微生物群落的生物传感工具
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