[发明专利]苍白杆菌在制备微生物燃料电池中的应用及其装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化学燃料电池领域，特别涉及苍白杆菌在制备微生物燃料电池中的应用，还涉及由苍白杆菌制备的微生物燃料电池和微生物燃料电池的制备方法。

背景技术

随着石油煤炭等传统燃料的日益枯竭，寻找新的绿色可持续能源迫在眉睫。木糖是一种可再生的资源，源于其广泛存在于玉米秸秆等农业废弃物中。如果能够有效的利用木糖产电，不但有助于农业废弃物的处理，也有利于解决日益严重的能源问题。

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）通过微生物的新陈代谢作用氧化有机物，产生的电子经过一系列的传递，到达胞外的电极，再通过外电路传递至阴极；产生的质子通过质子交换膜到达阴极，再与阴极中的氧气和电子结合生成水，因此它是一种洁净的可再生的能源，同时MFC能够降解水中的有机物，可用于解决环境问题。

微生物是影响微生物燃料电池性能的一个很重要的因素。目前用于分解木糖的微生物燃料电池中都是利用混合菌作为催化剂。虽然混合菌燃料电池的产电功率较高，但因为其产电菌和产电机理的不明确阻碍了产电能力的进一步提高。单菌微生物燃料电池的产电效率相对于混菌燃料电池较低，但产电机制明确，这有助于进一步认识微生物燃料电池的产电原理以继续提高其放电能力。

因此，急需一种产电效率高的单菌微生物，为研究微生物燃料电池的产电原理和继续提高微生物放电能力奠定基础。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供苍白杆菌Ochrobactrum sp.5753^rd-generation；本发明的目的之二在于提供苍白杆菌在制备微生物燃料电池中的应用；本发明的目的之三在于提供利用苍白杆菌制备的微生物燃料电池；本发明的目的之四在于提供微生物燃料电池的制备方法。

为实现上述发明目的，提供如下技术方案：

1.苍白杆菌Ochrobactrum sp.5753^rd-generation，由中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC NO：M2013549。

2.所述苍白杆菌在制备微生物燃料电池中的应用。

3.利用所述苍白杆菌制备的微生物燃料电池。

优选的，所述的微生物燃料电池包括阳极腔和阴极腔，所述阳极腔和阴极腔之间用质子交换膜隔开，所述阳极腔和阴极腔分别设置有阳极和阴极，所述阳极和阴极通过导线相连，所述阳极腔为含苍白杆菌的培养液，所述培养液以木糖为碳源，所述阴极腔为六合铁氰化钾的磷酸盐缓冲液。

本发明中质子交换膜使用前做如下处理，将质子交换膜依次用质量分数为0.5%的双氧水、去离子水、质量分数为1%的硫酸、去离子水煮沸20分钟。

优选的，所述电极为碳刷或碳基电极。

所述导线为金属导线，优选为钛丝。

优选的，所述六合铁氰化钾的磷酸盐缓冲液的浓度为20-200mmol，最佳浓度为50mmol。

更优选的，所述培养液中各组分浓度如下：碳酸氢钠10g·L^-1，磷酸二氢钠8.5g·L^-1，酵母提取物5g·L^-1，木糖10g·L^-1。

4.所述微生物燃料电池的制备方法，包括如下步骤：

（1）将阳极腔和阴极腔用质子交换膜隔开，然后通过导线将阳极和阴极连接；

（2）取对数生长期的苍白杆菌加入新鲜的以木糖为碳源的培养基中，然后加入阳极腔，并向阳极腔中通入氮气去除氧气，再向阴极腔中加入六合铁氰化钾的磷酸盐缓冲液，得微生物燃料电池。

优选的，所述质子交换膜使用前做如下处理，将质子交换膜依次用质量分数为0.5%的双氧水、去离子水、质量分数为1%的硫酸、去离子水煮沸20分钟。

本发明的有益效果在于：本发明公开了苍白杆菌Ochrobactrum sp.5753^rd-generation，该菌具有具有较强电化学活性，可在厌氧条件下传递电子至胞外电子受体，能够作为MFC的催化剂催化氧化木糖，在氧化木糖的同时产生电能；利用本发明公开的菌株构建的MFC产生最大输出电压为0.552V，最大输出功率密度为2625mW·m^-3，这要比同类型分解木糖的混菌MFC大20倍左右。同时，该菌株为兼性厌氧型，在产电的过程中不需要严格的厌氧环境，这减小了实际应用中对装置的要求。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：