美国科学家试图开发细菌动力燃料电池

　　据physorg网站2006年3月15日报道：来自南加里佛尼亚大学和赖斯大学集合了微生物学家、工程师、和生化学家的多领域研究小组正在努力研制一种由细菌供能的燃料电池，这种电池可为手掌大小的间谍设备提供电能。

　　空军一直对微型飞行器很感兴趣——其中一些有如昆虫大小，但由于缺乏可持续的紧凑型电池，一直无法实现。借助国防部多学科大学研究计划（MURI）提供的440万美元资助，南加里佛尼亚大学和赖斯大学的研究人员期望在5年内实现他们的想法，开发出一种能自行驱动的飞行器原型。

　　在赖斯大学，生化学家Andreas将充当研究小组的先锋，力求能将消耗菌（Shewanella oneidensis）结合到燃料电池的阳极上。阳极作为燃料电池的一部分，细菌在此聚集产生电流。为优化设计，研究小组必须找到在各种不同的环境中让细菌传输电子至阳极表面的方法。

　　Andreas说：“在系统中存在3个主要的组成部分——细菌、表层、和细菌消化方式。一个部分的改动将会影响到其他两个部分，我们想要做的就是发现如何调整每个部分来优化整个系统的性能。”

　　Andreas参与项目后与南加里佛尼亚大学环境科学Wrigley主席、地球科学与生物科学教授兼首席研究员Kenneth Nealson展开了十年之久的合作关系。Nealson拓展了现代地质生物学领域，研究出一些在低氧环境中维持呼吸和新陈代谢的微生物的遗传机制。消耗菌即是一种这样的细菌，它使用金属代替氧气来充分代谢其食物。

　　“由于这种生物能够向固体金属氧化物直接传递电子，所以它肯定也可以在燃料电池的阳极完成同样的任务。由于我们已经在理解和优化金属损耗量方面做了很多工作，现在借助同样的方法来理解电流生产应该是很合理的。 这里的创新之处在于结合同事们在化学、地质学、工程学和进化生物学的工作来优化整个系统，而不仅是细菌。”

　　在燃料电池研究中，Andreas将使用计算机模型来评估细菌在不同条件下来表现。在计算机上进行测试可以集中对最好的候选方案进行试验，节省时间和金钱。

　　Andreas说：”我们的方法特点之一就是在计算机模型和实验室工作间的积极反馈。计算机模拟帮助我们更好的实验，而实验室结果帮助我们设计更好的模拟，这种全面结合节省了时间和金钱。”

　　除了计算机建模，Andreas在实验中也运用到一种称为垂直扫描干涉测量法的图像技术。他于20世纪90年代帮助创立了这种技术，结合多束光线信息解析样本面貌，样本可小至十亿分之一米。在先前与Nealson的研究中，Andreas使用这一技术来检查雪茄形的沙雷消耗菌如何贴附在水晶表面。研究人员发现沙雷菌平躺着，并可利用水晶表面极其微小的缺陷附着。

　　Andreas说：“我们仍然需要对沙雷消耗菌使用的化学方法获得更多的了解——既包括个体的也包括总体的——但他们在转换有机物成为电能方面具有惊人的效率，所以我们有信心认为它们将成为我们燃料电池的最佳候选方案。”

　　英文原文链接参见：http://www.physorg.com/news11772.html