[發明專利]微生物燃料電池陽極的免疫修飾處理方法

無效

• 申請號: 201110227982.4
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102306803A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 唐祖明;梅茜;戎非;郁穎蕾;顧忠澤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于微生物燃料電池的研發技術領域，具體涉及一種微生物燃料電池陽極及其免疫修飾處理方法。

背景技術

微生物燃料電池(Microbial?Fuel?Cells，MFC)是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。微生物燃料電池作為一種直接產電的電源技術，為生物質發電、污水處理和航天航空等領域的應用提供了新原理和新方法。因為在產電的同時微生物代謝消耗有機物對環境污染起到凈化作用，目前備受關注。

微生物燃料電池的基本工作原理是：在陽極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，并且以陰極為唯一電子受體的電子傳遞產能過程。電子通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到陰極，氧化劑(一般為氧氣)在陰極得到電子被還原與質子結合成水。

其中微生物向電極傳遞電子的方式主要有3種：1)直接接觸；2)通過傳遞介質實現電子轉移；3)利用納米線遠距離傳遞電子。由于有相當一部分微生物是要通過傳遞介質實現電子轉移，目前應用在MFC中的電子媒介體主要有甲基紫精、甲基藍(MB)、2-hydroxy-1，4-napthoquinone(HNQ)、中性紅(NR)、硫堇、Fe(III)EDTA等。這些電子媒介介體雖然是提高了MFC的產電效率，但由于對介體應用投放對環境就又造成二次污染。本發明因此而來。

發明內容

本發明目的在于提供一種微生物燃料電池陽極，解決了現有技術中微生物燃料電池陽極微生物向電極傳遞電子采用電子媒介體時存在二次污染；而其他方式難以奏效等問題。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：

一種免疫修飾處理的微生物燃料電池陽極，其特征在于所述微生物燃料電池陽極通過以下方式進行處理：先在微生物燃料電池陽極表面上修飾化學分子基團，然后通過化學分子基團固定修飾有膠體金顆粒的抗產電微生物抗體形成免疫修飾處理的微生物燃料電池陽極。

優選的，所述化學分子基團選自氨基、醛基、羧基或羥基。

優選的，所述抗體為抗產電微生物鞭毛/纖毛抗體。

優選的，所述抗產電微生物鞭毛/纖毛/抗體為產電微生物混合免疫動物制備的多克隆抗體、產電微生物分別制備的多克隆抗體再混合到一起的抗體或產電微生物分別制備的單克隆抗體抗多個位點混合為抗多位點的抗體。

優選的，所述膠體金顆粒的粒徑在1～1000nm間。

本發明的另一目的在于提供一種微生物燃料電池陽極免疫修飾處理方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)對微生物燃料電池陽極表面進行化學修飾處理，使微生物燃料電池陽極表面形成多個化學分子基團；

(2)使膠體金顆粒標記抗體與微生物燃料電池陽極表面的化學分子基團結合形成免疫修飾處理的微生物燃料電池陽極。

優選的，所述方法中化學分子基團選自氨基、醛基、羧基、羥基。

優選的，所述方法中膠體金顆粒標記抗體通過多克隆抗體或單克隆抗體吸附膠體金顆粒產生。

優選的，所述方法還包括形成免疫修飾處理的微生物燃料電池陽極后通過不同pH或/和不同離子濃度處理陽極來更換微生物的步驟。

優選的，所述方法中免疫修飾處理的微生物燃料電池陽極在pH值在1～7范圍內、離子濃度0.1～4.5M/L內清洗微生物燃料電池陽極表面，然后置于微生物燃料電池內更換產電微生物。

本發明技術方案通過微生物燃料電池陽極免疫修飾在MFC陽極表面修飾使微生物可以直接接觸MFC陽極表面，這樣就可確保微生物在代謝的電子就可直接將傳遞給陽極以提高產電效率。

技術方案中在MFC陽極表面修飾氨基或醛基等化學基團，這樣就可以在這些基團上結合有關抗相關產電微生物鞭毛/纖毛的多克隆抗體，這樣可以使產電微生物直接貼附在MFC陽極表面，確保微生物生長代謝釋放的電子就可以直接傳遞給陽極不需要再在陽極池的生物組分間穿行而造成損失，并通過外電路傳遞到陰極形成電流提高微生物產電效率。為了提高產電率而降低電阻率，本發明采用在這些抗體表面修飾膠體金顆粒，利用膠體金顆粒來提高其導電性能。