Микробные топливные элементы

Микробные топливные элементы [c.241]

Поляризационные эффекты. Рассмотрим вначале процесс восстановления (раздел 17.3.3.1, а). Важным условием быстрого установления потенциала является быстрое проникновение медиатора в клетку и из нее, как и в случае микробного топливного элемента. Если быстрое проникновение не обеспечивается, одна из этих стадий может стать скоростьопределяющей, и сенсор будет давать отклик весьма медленно. (В неблагоприятных случаях, когда оболочка клетки менее проницаема. [c.244]

Электродные потенциалы медиаторов. В микробных топливных элементах выгодно использовать медиаторы с низким окислительно-восстановительным потенциалом, чтобы получить максимальное напряжение. Для сенсоров это, однако, не играет роли при условии адекватности сигнала. Здесь заслуживают внимания медиаторы с более высоким ЕР, которые обычно более стабильны и менее склонны к реокислению молекулярным кислородом. Мешающее влияние кислорода, однако, уменьшается, если кинетика процессов взаимодействия медиатор-микроорганизм и медиатор-электрод такова, что способствует быстрому переносу электронов. [c.246]

В данной главе мы рассматриваем иной подход, основанный на недавних исследованиях микробных топливных элементов, в которых микроорганизмы непосредственно дают электрический сигнал. Биохимический топливный элемент, содержащий клетки или клеточные компоненты, давно привлекает внимание как источник альтернативной энергии (из биологических топлив) [2, 4], а в последнее время и как возможный путь синтеза соединений, представляющих коммерческий интерес [51]. В 60-х и 70-х годах интенсивно изучались различные типы биотопливных элементов, что стимулировалось финансируемыми НАСА исследовательскими программами, целью которых бьшо создание вспомогательных источников энергии. Однако в большинстве этих приборов энергия получалась за счет электрохимического окисления вторичных продуктов метаболизма, таких как формиат или водород, и эффективность их была довольно низкой. Тем не менее выделение водорода lostridium hutyri um остроумно использовали в первых микробных сенсорах - топливных элементах для определения БПК (биологическое потребление кислорода) в сточных водах [31] и для оценки содержания муравьиной кислоты [37]. [c.238]

Недавнее возрождение интереса к микробным топливным элементам и сенсорам связано с открытием, что при помощи сопрягающих редокс-реакций можно установить прямую и эффективную связь между процессами на электроде и дыханием микробов. В таком прямом микробном топливном элементе источником энергии является хорошо изученная способность микроорганизмов восстанавливать редокс -активные вещества, образующиеся на начальных или промежуточных стадиях катаболизма. При этом электроны из богатых ими внутриклеточных веществ могут выводиться из нормальных дыхательных цепей посредством соответствующих сопрягающих реакций и через анод попадать во внешнюю цепь [8, 9]. С некоторыми конструктивными изменениями топливный элемент можно приспособить для использования в качестве сенсора, поскольку поток электронов, возникающий при электрохимическом окислении, легко измерить амперометрически или другими методами, а в определенных [c.238]

Принцип работы микробного топливного элемента иллюстрируется рис. 17.1, а на [С. 17.2 приведена типичная разрядная характеристика при последовательном добав- [c.241]

Рис. 17.2. Генерирование электричества микробным топливным элементом на оспове системы глюкоза Р. vulgaris. Состав анолита 0,1 М фосфатный буферный раствор (pH 7,0) I мМ тионин 30 мг (сухой вес) микроорганизмов. Температура ЗО С. Ячейку разряжа.т на нагрузке 560 Ом. Стрелками отмечены мо.иенты введения 10 мкмоль г.гюкозы.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология