[發(fā)明專利]枯草芽孢桿菌菌株及其在微生物發(fā)電中的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310045694.6
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103131651A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧宗武;馬美榮;曹利敏;毛健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;H01M8/16;C12R1/125
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及微生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新的枯草芽孢桿菌菌株及其在微生物燃料電池和微生物發(fā)電中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】

隨著全球氣候變暖和化石燃料耗竭等問題的日益嚴(yán)峻，可替代能源和可再生能源的研究受到越來越多的重視。近年來，一種直接能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置——微生物燃料電池（microbial?fuel?cell，MFC），以其特有的優(yōu)點，逐漸成為新興能源領(lǐng)域的研究熱點。MFC將微生物技術(shù)與電池技術(shù)相結(jié)合，利用微生物作為催化劑將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有發(fā)電與廢棄物處置雙重功效。除高濃度有機廢水外，MFC還能以生活污水等污染物作為燃料發(fā)電。MFC的基本原理是：有機物作為燃料在厭氧陽極室中被微生物氧化，產(chǎn)生的電子被微生物捕獲并傳遞給電池陽極，電子通過電路到達(dá)陰極，從而形成回路產(chǎn)生電流，而質(zhì)子通過交換膜到達(dá)陰極，與氧反應(yīng)生成水。

MFC功率密度比其他類型燃料電池功率密度低，目前其研究還處于實驗室水平或小試水平。MFC的產(chǎn)電性能受到多種因素的影響，包括電解液的組成及pH值，電極面積大小及電極間距，質(zhì)子交換膜大小及類別等，尤其陽極室采用的生物催化劑類型，即產(chǎn)電微生物類型，對其產(chǎn)電性能的影響更顯著。如Logan等研究顯示陽極室細(xì)菌的種類不同，MFC產(chǎn)生的功率密度也不同（Logan?B,Cheng?S,Watson?V.?Graphite?fiber?brush?anodes?for?increased?power?production?in?air-cathode?microbial?fuel?cells.Environ.Sci.Technol,2007,41(9):3341-3346.）。因此，提高產(chǎn)電微生物的產(chǎn)電性能成為亟待解決的問題。

細(xì)菌通過添加中間體或者自身產(chǎn)生中間體傳遞電子到陽極從而產(chǎn)生電流，目前只有少數(shù)關(guān)于自身生成中介體胞外產(chǎn)電菌的產(chǎn)電研究，其中主要集中于兩類異化金屬還原菌（Shewanella和Geobacter），均屬于嚴(yán)格厭氧菌，對實驗條件要求苛刻，離大規(guī)模應(yīng)用仍有較大差距。現(xiàn)有技術(shù)中未見兼性厭氧菌具有產(chǎn)電活性的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提高產(chǎn)電微生物的產(chǎn)電性能，并改善厭氧實驗條件。

為此，本發(fā)明提供一種枯草芽孢桿菌菌株（Bacillus?subtilis），所述菌株為MMR-1，保藏單位：中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏日期：2012年11月22日，保藏號：CGMCC?No.6871。

進(jìn)一步地，所述菌株的16S?rRNA基因序列為SEQ?ID?No.1。

本發(fā)明提供了一種細(xì)菌株系的生物學(xué)純培養(yǎng)物，具有保藏號為CGMCC?No.6871的枯草芽孢桿菌菌株MMR-1的所有鑒定特征。

本發(fā)明另外提供了上述枯草芽孢桿菌菌株或上述生物學(xué)純培養(yǎng)物在微生物發(fā)電中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種微生物燃料電池，所述微生物燃料電池的產(chǎn)電微生物為上述枯草芽孢桿菌菌株或上述生物學(xué)純培養(yǎng)物。

優(yōu)選地，所述產(chǎn)電微生物的電子供體為葡萄糖、乙酸鈉、甘露醇或污水中的有機物。

優(yōu)選地，所述微生物燃料電池包括陽極室、陰極室和外電路三部分，所述陽極室包含陽極液、陽極和產(chǎn)電微生物。

優(yōu)選地，所述陽極液為添加碳源的藍(lán)藻培養(yǎng)基、肉湯培養(yǎng)基或污水。

優(yōu)選地，所述微生物燃料電池的陰極為Pt/C催化的空氣陰極。

本發(fā)明的枯草芽孢桿菌菌株為兼性厭氧菌，具有產(chǎn)電性能，擴(kuò)大了產(chǎn)電微生物的范圍，同時，利用所述枯草芽孢桿菌菌株制備微生物燃料電池可改善厭氧實驗條件。以污水作為陽極液，所述枯草芽孢桿菌分解污水中的有機物，不僅實現(xiàn)了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，同時實現(xiàn)了污水凈化處理。

【附圖說明】

圖1是實施例1中陽極碳紙掃描電鏡圖。

圖2是MMR-1菌株系統(tǒng)發(fā)育樹圖。

圖3是實施例2的微生物燃料電池電壓和功率輸出隨時間變化圖。

【具體實施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。