[發明專利]一種海洋酵母的用途和相應微生物燃料電池及制備方法

無效

• 申請號: 200910097988.7
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN101552340A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 鄭曉冬;殷赟;劉宜勝;王一非;余挺;李偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M8/16;H01M8/02;H01M2/16;H01M4/86
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 金 祺

技術領域

本發明涉及一種海洋酵母的用途。還涉及利用該海洋酵母所得的微生物燃料電池及該電池的制備方法。

背景技術

微生物燃料電池是將有機物中的化學能通過微生物催化反應轉化為電能的裝置(Z.Du?et?al.，2007)，其機理是陽極有機物在微生物的氧化作用下分解產生質子，經質子交換膜傳遞至陰極，與外電路形成回路以達到產電效果(R.M.Allen?et?al.，1993)。微生物燃料電池的概念最早由Potter在1910年提出，隨后他用鉑電極在大腸桿菌培養基中實現了最早的MFC產電。20世紀80年代的研究發現在微生物燃料電池中加入電子傳遞中間體后，電流密度和輸出功率都大范圍提高(F.Davis?et?al.，2007)，為實際應用提供了可能的機會(K.Rabaey?et?al.，2005)。其與傳統燃料電池相比，具備若干優勢：原料廣泛，可直接高效地轉化為電能；環境適應性強，可在低溫條件下有效運行；操作不產生廢氣，利于環保；在缺乏電力基礎設施的地區具有廣泛應用潛力，作為一種新能源，可以滿足更多形式的需求(K.Rabaey?et?al.，2005)。目前，能源緊缺與環境污染等問題日益得到重視，全球對新型可再生能源的需求愈來愈強烈，使微生物燃料電池研究領域迅速崛起，成為國際研究熱點。

根據電子傳遞方式的不同，可將微生物燃料電池分為直接微生物燃料電池和間接微生物燃料電池(F.Davis?et?al，.2007)。所謂直接是指有機物在電極上氧化的同時，電子直接從有機物轉移至電極；間接是指有機物反應所產生的電子需通過電子傳遞中間體傳遞到電極上。典型的電子傳遞中間體包括色素及金屬有機物，例如中性紅(D.H.Park?et?al.，1999，2000)，亞甲基藍(U.Schroder?et?al.，2003)，硫堇(Y.Choi?et?al.，2003)等。但電子傳遞中間體價格昂貴，需要經常補充，相對成本極高；且大多有毒，使其不能在開放環境中應用(馮雅麗等，2005)。

由于大部分微生物無法獨立進行電子傳遞，只有極少數微生物細胞或其代謝產物中本身帶有電子傳遞中間體(Zhuwei?Du?et?al.，2007)，可以不加入外源電子傳遞中間體而進行直接發電。因此這類微生物的發現解決了必須添加毒性外源電子傳遞中間體才能得到較高輸出功率的世界性難題，是對微生物燃料電池研究過程中的重大突破。

至今已報道的可進行直接產電的菌種主要包括Shewanella?putrefaciens(腐敗希瓦氏菌)(H.J.Kim?et?al.，2002)，Geobacter?sulfurreducens(硫還原泥土桿菌)(D.R.Bond?et?al.，2003)，Geobacter?metallireducens(B.Min?et?al.，2005)和Rhodoferax?ferrireducens(S.K.Chaudhuri?et?al.，2003)，操作穩定，具有良好的產電性能，但以上菌種均沒有涉及到海洋酵母。

Rhodosporidium?paludigenum?Fell?&?Tallman為國內首次分離得到的海洋酵母，在英國國際微生物研究所國際農業與生物中心基因資源保藏中心(CABI?Genetic?ResourceCollection)保藏，保藏號為IMI?394084。它具有很高的耐低溫及耐鹽性，屬兼性海洋酵母，對于pH、溫度、氧含量的要求都較一般菌種低，環境適應力強；經食品級小鼠急性經口毒性實驗確定屬實際無毒類(王一非等，2008)。

上文中提及的參考文獻具體如下：

[1]Z.Du，H.Li，T?Gu.2007.A?state?of?the?art?review?on?microbial?fuel?cells：A?promisingtechnology?for?wastewater?treatment?and?bioenergy.Biotechnology?Advances?25：464-482.

(杜竹瑋，李浩然，顧挺悅。微生物燃料電池綜述：一種有前景的廢水處理和生物能源新技術。生物技術進展，2007，25：464-482。)

[2]R.M.Allen，H.P.Bennetto.1993.Microbial?fuel-cells：electricity?production?fromcarbohydrate.Applied?Biochemistry?and?Biotechnology，39/40：27-40.