Přeskočit na obsah

Mikrobiální palivový článek

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Mikrobiální palivový článek (zkratka MFC, z anglického microbial fuel cell) je bioelektrochemický palivový článek,[1] který vyrábí elektřinu z chemické energie organické hmoty s využitím bakterií.[2][3]

MFC lze rozdělit do dvou základních skupin: mediátorové a bezmediátorové. První MFC, prezentované na počátku 20. století, používaly mediátor: chemikálii, která přenáší elektrony z bakterií v článku na anodu. Bezmediátorové MFC se objevily v 70. letech; využívají bakterie, které na své vnější membráně mají elektrochemicky aktivní redoxní proteiny, jako jsou cytochromy, které mohou přenášet elektrony přímo na anodu.[4][5] V 21. století MFC začaly nacházet komerční uplatnění při čištění odpadních vod.[6]

Historie

[editovat | editovat zdroj]

Myšlenka využití mikroorganismů k výrobě elektřiny vznikla na počátku 20. století. Michael Cressé Potter se tomuto tématu věnoval od roku 1911.[7][8] Podařilo se mu vyrobit elektřinu pomocí Saccharomyces cerevisiae, ale práce vyvolala jen malý zájem. V roce 1931 Barnett Cohen vytvořil mikrobiální články, které po zapojení do série byly schopny dávat napětí přes 35 V a proud asi 2 mA.

DelDuca et al. používali fermentaci glukózy pomocí Clostridium butyricum jako zdroj vodíku v anodové komoře MFC. Přestože článek fungoval, byl nespolehlivý kvůli nestabilní povaze produkce vodíku mikroorganismy. Tento problém vyřešil tým prof. Suzukiho v roce 1976 [9] a o rok později vytvořili funkční prototyp[10]

Na konci 70. let bylo o fungování mikrobiálních palivových článků známo málo. Koncept studovali Robin M. Allen a později od počátku 80. let H. Peter Bennetto. Jeho práce pomohla pochopit, jak mikrobiální palivové články fungují. MFC byly vnímány jako možný způsob výroby obnovitelné elektřiny pro rozvojové země.

V květnu 2007 vytvořila University of Queensland v Austrálii ve spolupráci s pivovarem Foster's Brewing prototyp MFC o objemu 10 litrů, který přeměňoval odpadní vodu z pivovaru na oxid uhličitý, čistou vodu a elektřinu. V plánu bylo vytvořit větší model pro nadcházející mezinárodní konferenci o bioenergii.[11]

Definice

[editovat | editovat zdroj]

Mikrobiální palivový článek je zařízení, které přeměňuje chemickou energii na elektrickou energii působením mikroorganismů. Články používají buď bioanodu a/nebo biokatodu. Většina MFC obsahuje membránu, která odděluje anodu (kde dochází k oxidaci) a katodu (kde dochází k redukci). Elektrony uvolňované při oxidaci jsou přenášeny na anodu buď přímo nebo pomocí redoxního mediátoru. Elektrony proudí ke katodě vnějším elektrickým obvodem. Rovnováha náboje je udržována pohybem iontů uvnitř článku, obvykle přes iontově propustnou membránu. Většina MFC používá organický donor elektronů, který je oxidován za vzniku CO2, protonů a elektronů, bylo však experimentováno i se sloučeninami síry nebo vodíkem.[12] Jako akceptor elektronů na katodě je využíván nejčastěji kyslík (O2). Mezi další studované akceptory elektronů patří redukce oxidů kovů, redukce vody na vodík,[13] redukce dusičnanů,[14][15] a redukce síranů.

Konstrukční typy mikrobiálních palivových článků

[editovat | editovat zdroj]

Mediátorový MFC

[editovat | editovat zdroj]

Bakteriální buňky jsou většinou elektrochemicky neaktivní. Přenos elektronů z bakterií na elektrodu zprostředkovávají mediátory, například thionin, pyocyanin, methyl viologen, methylová modř, huminová kyselina nebo neutrální červeň. Dostupné mediátory jsou většinou drahé a toxické.[zdroj?]

Bezmediátorový MFC

[editovat | editovat zdroj]
Rostlinný mikrobiální palivový článek (PMFC - plant MFC)

Bezmediátorové mikrobiální palivové články využívají elektrochemicky aktivní druhy bakterií, například Shewanella putrefaciens[16] nebo Aeromonas hydrophila,[17] které mohou přenášet elektrony přímo z bakteriálního respiračního enzymu na elektrodu. Některé bakterie jsou schopny přenést uvolněné elektrony přes pilus na svou vnější membránu. Charakteristiky bezmediátorových MFC nejsou jasně specifikovány (použité kmeny bakterií, typ iontoměničové membrány, teplota, pH atd.)

Bezmediátorové MFC mohou využívat odpadní vodu a získávat energii přímo z určitých rostlin a O2. Tato konfigurace je označována jako rostlinný mikrobiální palivový článek (PMFC - plant microbial fuel cell). Mezi vhodné rostliny patří zblochan vodní, spartina, rýže, rajčata, lupiny a řasy. Vzhledem k tomu, že energie je získávána pomocí živých rostlin (in situ), může být tato varianta ekologicky výhodnější.[18][19]

Mikrobiální elektrolýza

[editovat | editovat zdroj]

Mikrobiální elektrolýza (MEC) je v podstatě inverzní variantou bezmediátorového MFC. Přivedením vnějšího napětí se proces částečně obrátí a bakterie produkují vodík nebo metan.[20][21] Úplné obrácení principu MFC je využito v mikrobiální elektrosyntéze, ve které je oxid uhličitý redukován bakteriemi pomocí vnějšího elektrického proudu za vzniku víceuhlíkových organických sloučenin. [22][23]

Článek na bázi zeminy

[editovat | editovat zdroj]
Půdní MFC

Mikrobiální palivové články na bázi zeminy (bahna) jsou v principu základní MFC, přičemž půda představuje jak anodové médium bohaté na živiny a vhodné mikroorganismy, tak protonově vodivou membránu (PEM). Anoda je umístěna v půdě v určité hloubce pod povrchem, katoda leží na povrchu půdy a je v kontaktu se vzduchem.[2]

Zeminy přirozeně obsahují různé bakterie, včetně elektrogenních bakterií potřebných pro MFC, a komplexní cukry a další živiny, které pocházejí z rozkladu rostlinného a živočišného materiálu. Navíc aerobní (kyslík spotřebovávající) bakterie přítomné v půdě působí jako kyslíkový filtr (podobně jako drahé PEM materiály používané v laboratorních MFC systémech). Redoxní potenciál půdy proto s hloubkou klesá. Pro svou jednoduchost jsou půdní MFC vhodné pro školní experimenty.[2]

Pro čištění odpadních vod byly použity sedimentové MFC (SMFC). Jednoduché SMFC mohou generovat energii při dekontaminaci odpadních vod. Většina takových SMFC obsahuje rostliny, čímž napodobují umělé mokřady.[24][25]

Fototrofní biofilm

[editovat | editovat zdroj]

Fototrofní biofilmové MFC (PBMFC) používají anodu tvořenou fototrofním biofilmem, který obsahuje fotosyntetizující mikroorganismy, jako jsou řasy a sinice. Ty pomocí fotosyntézy tvoří organické metabolity a uvolňují elektrony.[26][27]

Podle studie z roku 2011 dosahují PBMFC měrný výkon postačující pro praktické aplikace.[28]

Typy membrán

[editovat | editovat zdroj]

Protonově propustná membrána (PEM – proton exchange membrane) je důležitou součástí MFC, odděluje anodový prostor s bakteriemi a živinami od katodového prostoru, umožňuje prostup protonů z anodové komory do katodové, ale brání prostupu kyslíku do anoxického prostředí anodové komory.[29]

Nafion

[editovat | editovat zdroj]

Klasickým PEM materiálem používaným pro membrány MFC je Nafion. Je však drahý a má nedostatky z environmentálního hlediska i z hlediska funkčnosti a životaschopnosti. Proto se hledají náhrady. Nadějné jsou například sulfonované aromatické uhlovodíky, zkoumány jsou i membrány na bázi polyvinylalkoholu, iontových kapalin a přírodních materiálů.[29]

Nanoporézní membrána

[editovat | editovat zdroj]

Námořní výzkumná laboratoř Spojených států vyvinula mikrobiální palivové články s nanoporézní membránou (nano-PEM), které využívají pasivní difúzi protonů uvnitř článku.[30] Membrána je nanoporézní polymerní filtr (nylon, celulóza nebo polykarbonát). Oproti klasickému Nafionu má některé výhody, zejména větší odolnost a nižší cenu.[31]

Keramická membrána

[editovat | editovat zdroj]

PEM membrány lze nahradit keramickými materiály. Jejich hlavní výhodou je velmi nízká cena. Makroporézní struktura keramických membrán umožňuje dobrý transport iontových látek.[32] Jako materiál membrány byly zkoušeny: kamenina, oxid hlinitý, mullit, pyrofylit a terakota.[32][33][34]

Proces produkce elektřiny

[editovat | editovat zdroj]

Když mikroorganismy metabolizují živiny (například cukr) v anaerobních podmínkách, mohou uvolňovat oxid uhličitý, hydrony (vodíkové kationty) a elektrony.[35] Např. pro glukózu:[35][3]

C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e−

 

 

 

 

(1)

Mediátorové mikrobiální palivové články využívají anorganické mediátory k napojení na dýchací řetězec buněk a odvedení elektronů. Mediátor prochází přes vnější buněčné lipidové membrány a bakteriální vnější membránu; pak začne zachycovat elektrony z dýchacího řetězce, které by normálně byly zachyceny kyslíkem nebo jinými meziprodukty.[35][36]

Redukovaný mediátor opouští buňku se zachycenými elektrony, které přenáší na elektrodu; tato elektroda se stává anodou. Odevzdáním elektronů se mediátor recykluje do původního oxidovaného stavu a celý proces se opakuje. Popsaný proces může nastat pouze v anaerobním prostředí. V opačném případě bude elektrony zachytávat přednostně kyslík. Mezi potenciální mediátory lze zařadit přírodní červeň, methylenová modř, thionin a resorufin.[35][36]

Mediátor a vhodné mikroorganismy, jako jsou kvasinky, jsou smíchány dohromady v roztoku, ke kterému je přidán substrát, například glukóza. Tato směs je uzavřena v utěsněné komoře, která brání přístupu kyslíku, čímž je mikroorganismus nucen využívat anaerobní dýchání. Do roztoku je umístěna elektroda, která funguje jako anoda.[35][36]

Ve druhé komoře MFC je jiný roztok a kladně nabitá katoda. Je to ekvivalent kyslíkového akceptoru elektronů na konci dýchacího řetězce mimo buňku. Roztok ve druhé komoře je oxidační činidlo, které zachycuje elektrony z katody. Může to být kyslík, vhodnější je však pevné oxidační činidlo, které vyžaduje menší objem.[35][36]

Elektrody jsou propojeny vodičem (nebo jinou elektricky vodivou cestou). Elektrický obvod je uzavřen přes solný můstek nebo iontoměničovou membránu, což umožňuje protonům uvolňovaným reakcí podle výše uvedené rovnice, aby procházely z anodové komory do katodové.[35][36]

Redukovaný mediátor přenáší elektrony z buňky k elektrodě, kde se oxiduje odevzdáním elektronů. Elektrony putují vodičem k druhé elektrodě (katodě), čímž vzniká elektrický proud. Z katody elektrony přecházejí na oxidační materiál. Protony (kladné vodíkové ionty) se pohybují od anody ke katodě přes protonově propustnou membránu ve směru klesajícího koncentračního gradientu a slučují se s kyslíkem (oxidačním materiálem), přičemž přijímají elektrony.[35][36]

Anorganický mediátor lze vynechat při použití některých druhů bakterií využívajících speciální dráhy přenosu elektronů, souhrnně označované jako mimobuněčný přenos elektronů,[pozn. 1] který za normálních okolností umožňuje bakterii redukovat sloučeniny mimo buňku nebo v  palivovém článku přenášet elektrony přímo na anodou.[38]

V provozu MFC je anoda bakteriemi v anodové komoře vnímána jako koncový akceptor elektronů. Proto je mikrobiální aktivita silně závislá na redoxním potenciálu anody. Zdá se, že existuje určitý kritický anodový potenciál, při němž je výkon článku maximální.[39]

Aplikace

[editovat | editovat zdroj]

Výroba elektřiny

[editovat | editovat zdroj]

Mikrobiální články by mohly být zdrojem elektřiny pro aplikace s nízkou spotřebou, například v bezdrátových senzorových sítích, kde by výměna baterií byla komplikovaná nebo nepraktická.[40][41][42]

Protože jako "palivo" mikrobiálního článku lze použít prakticky jakýkoli organický materiál, jsou zvažovány možnosti jejich využití v čistírnách odpadních vod. Experimentálně byla ověřována výroba elektřiny z různých odpadních vod, včetně vody z chemických procesů.[43]

Grafitové anody pokryté biofilmem poskytovaly vyšší výkon, než čistě uhlíkové elektrody.[44][45]

Jednou z výhod MFC je možnost miniaturizace. Elektrody mohou v některých případech mít tloušťku pouze 7 μm a délku 2 cm,[46] MFC by mohly dodávat obnovitelnou energii bez nutnosti dobíjení a nahradit tak baterie.

Mikrobiální články běžně fungují v rozsahu teplot 20 °C až 40 °C a při pH kolem 7, [47][48] postrádají však dlouhodobou stabilitu nutnou pro lékařské aplikace, jako jsou kardiostimulátory .

ikona
Faktická přesnost této části článku byla zpochybněna.
Podrobnější zdůvodnění najdete v diskusi. Prosíme, neodstraňujte tuto zprávu, dokud nebudou pochybnosti vyřešeny.
Pro vkladatele šablony: Na diskusní stránce zdůvodněte vložení šablony.
Odůvodnění zpochybnění: text je pravděpodobně převzat z citovaného zdroje, kde se však vztahuje ke konvenčním (anorganickým) palivovým článkům

Emise palivových článků jsou hluboko pod regulačními limity.[49] MFC přeměňují energii efektivněji než standardní spalovací motory, které jsou omezeny účinností Carnotova cyklu, MFC může teoreticky dosáhnout energetické účinnosti daleko přesahující 50 %. Rozendal vyráběl vodík s 8krát nižší spotřebou energie než konvenční technologie výroby vodíku. Elektrárny by mohly být založeny na vodních rostlinách, jako jsou řasy. Pokud by MFC systém byl umístěn vedle stávající elektrárny, mohl by sdílet elektrické vedení.

Vzdělávání

[editovat | editovat zdroj]

Jednoduché mikrobiální palivové články jsou vhodné pro školní projekty (laboratorní cvičení), protože zasahují do více vědních oborů (mikrobiologie, geochemie, elektrotechniky atd.) a lze je vyrobit z běžně dostupných materiálů (zemina nebo předměty z lednice).[2]

Biosenzory

[editovat | editovat zdroj]

MFC mohou měřit koncentraci organických látek v odpadní vodě (tj. fungovat jako biosenzor), protože výstupní proud článku je této koncentraci přímo úměrný.[50]

Znečištění vody je běžně hodnoceno pomocí biochemické spotřeby kyslíku (BSK). Hodnoty BSK se stanoví inkubací vzorků po dobu 5 dnů s vhodným zdrojem mikroorganismů, (obvykle aktivovaným kalem z čistíren odpadních vod). Snímač MFC může poskytovat hodnoty BSK v reálném čase, je však nutno eliminovat vliv kyslíku a dusičnanů, které snižují proud článku, což vede k podhodnocení BSK.[51] Takové snímače jsou již komerčně dostupné.

Námořnictvo Spojených států zvažuje použití MFC pro senzory životního prostředí. Umožnilo by to sběr podmořských dat bez potřeby kabelové infrastruktury nebo nutnosti vyměňovat baterie.[52]

V roce 2017 byl vyvinut autonomní biosenzor BSK/CHSK s vlastním napájením, který umožňuje detekci organických kontaminantů ve sladké vodě.[53]

Biologická dekontaminace

[editovat | editovat zdroj]

V roce 2010 bylo zkonstruováno zařízení schopné vyrábět elektřinu a redukovat ionty Cu2+ na kovovou měď.[54]

Bylo ověřeno, že mikrobiální elektrolytické články, tj. MSC připojené na vnější zdroj napětí a pracující inverzně, mohou vyrábět vodík.[55]

Odsolování vody

[editovat | editovat zdroj]

V roce 2015 byla oznámena aplikace SMFC, která využívá vyrobenou elektřinu pro mikrobiální kapacitní odsolování . Bakterie produkují více energie, než je potřeba pro proces odsolování. Evropský výzkumný projekt úpravy mořské vody na sladkou vodu pro lidskou spotřebu dosáhl v roce 2020 spotřeby energie na odsolování kolem 0,5 kWh/m3, což představuje 85% snížení oproti nejmodernější používané technologii. Kromě toho biologický proces, ze kterého se získává energie, současně čistí zbytkovou vodu pro její vypuštění do životního prostředí nebo opětovné použití v zemědělství/průmyslu.[56][57]

Čištění odpadních vod

[editovat | editovat zdroj]

MFC se používají při úpravě vody pro získávání energie s využitím anaerobní digesce, přičemž může být zároveň snížen obsah patogenů. Nevýhodou jsou požadované teploty nad 30 °C a přeměna bioplynu na elektřinu v navazujícím kroku. Technickým problémem je odběr proudu z velkých ploch.

Aplikace v oblasti sanace životního prostředí

[editovat | editovat zdroj]

Mikrobiální palivové články (MFC) mají jedinečnou schopnosti využívat metabolické aktivity mikroorganismů jak pro výrobu elektřiny, tak pro degradaci znečišťujících látek.[58] Lze je proto využít při sanaci životního prostředí. Elektroaktivní mikroorganismy na anodě MFC se mohou aktivně podílejí na rozkladu organických polutantů, mohou proto být udržitelnou a účinnou metodou odstraňování znečišťujících látek. Lze je nasadit in situ k nepřetržité a autonomní sanaci kontaminovaných míst. Při čištění odpadních vod mohou současně vyrábějí elektřinu a zvyšovat kvalitu vody mikrobiální degradací organických kontaminantů. Sedimentové mikrobiální palivové články (SMFC) jsou schopny odstraňovat těžké kovy a živiny ze sedimentů.[59] Spojením MFC s biosenzory je možné vzdálené monitorování prostředí v náročných lokalitách. Obecně aplikace mikrobiálních palivových článků při sanaci životního prostředí využívají jejich potenciál přeměnit znečišťující látky na obnovitelný zdroj energie a zároveň aktivně přispívat k obnově a ochraně ekosystémů.

Problémy a pokroky

[editovat | editovat zdroj]

Mikrobiální palivové články (MFC) mají i své problémy. Jedním z nejvýznamnějších je optimalizace a stabilita výkonu MFC, vzhledem k řadě faktorů jako jsou mikrobiální rozmanitost, materiály elektrod a konstrukce článku.[60] Vývoj nákladově efektivních elektrodových materiálů s dlouhou životností představuje další výzvu, protože přímo ovlivňuje ekonomickou životaschopnost MFC ve větším měřítku. Rozšíření MFC pro praktické aplikace navíc představuje technické a logistické problémy. Výzkum mikrobiálních palivových článků směřuje k řešení těchto překážek. Vědci aktivně zkoumají nové materiály elektrod, hledají nové druhy bakterií a optimalizují konfigurace článků, aby zlepšili účinnost,. Pokroky v syntetické biologii a genetickém inženýrství navíc otevřely možnosti pro vývoj nových mikroorganismů se zlepšenými schopnostmi přenosu elektronů, což by mohlo posunout hranice výkonu MFC. Společné multidisciplinárními úsilí přispívá k hlubšímu pochopení mechanismů MFC a rozšiřování jejich potenciálních aplikací.

Odkazy

[editovat | editovat zdroj]

Poznámky

[editovat | editovat zdroj]
  1. ↑ takové bakterie se nazývají exoelektrogenní[37]

Reference

[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Microbial fuel cell na anglické Wikipedii.

  1. ↑ LOGAN, Bruce E.; HAMELERS, Bert; ROZENDAL, René; SCHRÖDER, Uwe; KELLER, Jürg; FREGUIA, Stefano; AELTERMAN, Peter. Microbial Fuel Cells: Methodology and Technology. S. 5181–5192. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2006-09-01 [cit. 2024-10-27]. Roč. 40, čís. 17, s. 5181–5192. Dostupné online. DOI 10.1021/es0605016. PMID 16999087. (anglicky) 
  2. ↑ a b c d ŠMÍD, Daniel. MFC – mikrobiální palivový článek. Hradec Králové, 2022 [cit. 2023-10-27]. 31 s. minimaturitní práce. Vyšší odborná zdravotnická a střední zdravotnická škola Hradec Králové. Vedoucí práce Mgr. Hynek Dostál, Ph.D.. Dostupné online.
  3. ↑ a b RUNŠTUKOVÁ, Nikola. Elektrochemická charakterizace bioelektronických systémů. Brno, 2021 [cit. 2024-10-28]. 55 s. bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie potravin a biotechnologií. Vedoucí práce Ing. Jiří Ehlich. Dostupné online.
  4. ↑ BADWAL, Sukhvinder P. S.; GIDDEY, Sarbjit S.; MUNNINGS, Christopher; BHATT, Anand I.; HOLLENKAMP, Anthony F. Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies. Frontiers in Chemistry [online]. Frontiers Media, 2014-09-24 [cit. 2024-10-27]. Roč. 2. Dostupné online. DOI 10.3389/fchem.2014.00079. PMID 25309898. (anglicky) 
  5. ↑ MIN, Booki; CHENG, Shaoan; LOGAN, Bruce E. Electricity generation using membrane and salt bridge microbial fuel cells. S. 1675–1686. Water Research [online]. Elsevier, 2005-05 [cit. 2024-10-27]. Roč. 39, čís. 9, s. 1675–1686. Dostupné online. DOI 10.1016/j.watres.2005.02.002. PMID 15899266. (anglicky) 
  6. ↑ GUDE, Veera Gnaneswar. Wastewater treatment in microbial fuel cells – an overview. S. 287–307. Journal of Cleaner Production [online]. Elsevier, 2016-05 [cit. 2024-10-27]. Roč. 122, s. 287–307. DOI 10.1016/j.jclepro.2016.02.022. (anglicky) 
  7. ↑ Chybí název periodika! 
  8. ↑ POTTER, Michael Cressé. Electrical effects accompanying the decomposition of organic compounds. S. 260–276. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character [online]. Royal Society Publishing, 1911-09-14 [cit. 2024-10-27]. Roč. 84, čís. 571, s. 260–276. Dostupné online. DOI 10.1098/rspb.1911.0073. (anglicky) 
  9. ↑ KARUBE, Isao; MATSUNAGA, Tadashi; TSURU, Shinya; SUZUKI, Shuichi. Continous hydrogen production by immobilized whole cells of Clostridium butyricum. S. 338–343. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects [online]. Elsevier, 1976-09 [cit. 2024-10-27]. Roč. 444, čís. 2, s. 338–343. Dostupné online. DOI 10.1016/0304-4165(76)90376-7. PMID 9145. (anglicky) 
  10. ↑ KARUBE, Isao; MATSUNAGA, Tadashi; TSURU, Shinya; SUZUKI, Shuichi. Biochemical fuel cell utilizing immobilized cells of clostridium butyricum. S. 1727–1733. Biotechnology and Bioengineering [online]. John Wiley & Sons, 1977-11 [cit. 2024-10-27]. Roč. 19, čís. 11, s. 1727–1733. Dostupné online. DOI 10.1002/bit.260191112. (anglicky) 
  11. ↑ Brewing a sustainable energy solution. UQ News [online]. University of Queensland, 2007-05-02 [cit. 2024-10-27]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. ↑ PANT, Deepak; VAN BOGAERT, Gilbert; DIELS, Ludo; VANBROEKHOVEN, Karolien. A review of the substrates used in microbial fuel cells (MFCs) for sustainable energy production. S. 1533–1543. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2010-03 [cit. 2024-10-27]. Roč. 101, čís. 6, s. 1533–1543. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2009.10.017. PMID 19892549. (anglicky) 
  13. ↑ OH, SangEun; LOGAN, Bruce E. Hydrogen and electricity production from a food processing wastewater using fermentation and microbial fuel cell technologies. S. 4673–4682. Water Research [online]. Elsevier, 2005-11 [cit. 2024-10-27]. Roč. 39, čís. 19, s. 4673–4682. Dostupné online. DOI 10.1016/j.watres.2005.09.019. PMID 16289673. (anglicky) 
  14. ↑ PHILIPPON, Timothé; TIAN, Jianghao; BUREAU, Chrystelle; CHAUMONT, Cédric; MIDOUX, Cédric; TOURNEBIZE, Julien; BOUCHEZ, Théodore. Denitrifying bio-cathodes developed from constructed wetland sediments exhibit electroactive nitrate reducing biofilms dominated by the genera Azoarcus and Pontibacter. S. 107819. Bioelectrochemistry [online]. Elsevier, 2021-08 [cit. 2024-10-27]. Roč. 140, s. 107819. Dostupné online. DOI 10.1016/j.bioelechem.2021.107819. PMID 33894567. (anglicky) 
  15. ↑ POUS, Narcís; KOCH, Christin; COLPRIM, Jesús; PUIG, Sebastià; HARNISCH, Falk. Extracellular electron transfer of biocathodes: Revealing the potentials for nitrate and nitrite reduction of denitrifying microbiomes dominated by Thiobacillus sp.. S. 93–97. Electrochemistry Communications [online]. Elsevier, 2014-12-01 [cit. 2024-10-27]. Roč. 49, s. 93–97. Dostupné online. ISSN 1388-2481. 
  16. ↑ KIM, Byung-Hong. Direct Electrode Reaction of Fe(III)-Reducing Bacterium, Shewanella putrefaciens. S. 127-131. Journal of Microbiology and Biotechnology [online]. Korean Society for Microbiology and Biotechnology, 1999-04-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 9, čís. 2, s. 127-131. Dostupné online. ISSN 1738-8872. (anglicky) 
  17. ↑ PHAM, Cuong Anh; JUNG, Sung Je; PHUNG, Nguyet Thu; LEE, Jiyoung; CHANG, In Seop; KIM, Byung Hong; YI, Hana. A novel electrochemically active and Fe(III)-reducing bacterium phylogenetically related to Aeromonas hydrophila , isolated from a microbial fuel cell. S. 129–134. FEMS Microbiology Letters [online]. Oxford University Press, 2003-06 [cit. 2024-10-28]. Roč. 223, čís. 1, s. 129–134. Dostupné online. DOI 10.1016/S0378-1097(03)00354-9. PMID 12799011. (anglicky) 
  18. ↑ SHAIKH, Rukhsar; RIZVI, Afshan; QURAISHI, Marzuqa; PANDIT, Soumya; MATHURIYA, Abhilasha Singh; GUPTA, Piyush Kumar; SINGH, Joginder. Bioelectricity production using plant-microbial fuel cell: Present state of art. S. 393–408. South African Journal of Botany [online]. Elsevier, 2021-08 [cit. 2024-10-28]. Roč. 140, s. 393–408. Dostupné online. DOI 10.1016/j.sajb.2020.09.025. (anglicky) 
  19. ↑ MADDALWAR, Shrirang; KUMAR NAYAK, Kush; KUMAR, Manish; SINGH, Lal. Plant microbial fuel cell: Opportunities, challenges, and prospects. S. 125772. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2021-12 [cit. 2024-10-28]. Roč. 341, s. 125772. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2021.125772. PMID 34411941. (anglicky) 
  20. ↑ FOLEY, Jeffrey M.; ROZENDAL, René A.; HERTLE, Christopher K.; LANT, Paul A.; RABAEY, Korneel. Life Cycle Assessment of High-Rate Anaerobic Treatment, Microbial Fuel Cells, and Microbial Electrolysis Cells. S. 3629–3637. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2010-05-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 44, čís. 9, s. 3629–3637. Dostupné online. DOI 10.1021/es100125h. PMID 20356090. (anglicky) 
  21. ↑ THANARASU, Amudha; PERIYASAMY, Karthik; SUBRAMANIAN, Sivanesan. An integrated anaerobic digestion and microbial electrolysis system for the enhancement of methane production from organic waste: Fundamentals, innovative design and scale-up deliberation. S. 131886. Chemosphere [online]. Elsevier, 2022-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 287, s. 131886. Dostupné online. DOI 10.1016/j.chemosphere.2021.131886. PMID 34523450. (anglicky) 
  22. ↑ Chybí název periodika! PMID 20714445. Bibcode etal. 
  23. ↑ NEVIN, Kelly P.; WOODARD, Trevor L.; FRANKS, Ashley E.; SUMMERS, Zarath M.; LOVLEY, Derek R. Microbial Electrosynthesis: Feeding Microbes Electricity To Convert Carbon Dioxide and Water to Multicarbon Extracellular Organic Compounds. mBio [online]. American Society for Microbiology, 2010-06-29 [cit. 2024-10-28]. Roč. 1, čís. 2. Dostupné online. DOI 10.1128/mBio.00103-10. PMID 20714445. (anglicky) 
  24. ↑ GUADARRAMA-PÉREZ, Oscar; MOELLER-CHÁVEZ, Gabriela Eleonora; BUSTOS-TERRONES, Victoria; GUILLÉN-GARCÉS, Rosa Angélica; HERNÁNDEZ-ROMANO, Jesús; BARRAGÁN-TRINIDAD, Martín; ESTRADA-ARRIAGA, Edson Baltazar. Identification of sugars as root exudates of the macrophyte species Juncus effusus and Philodendron cordatum in constructed wetland-microbial fuel cells during bioelectricity production. S. 716–730. Environmental Technology [online]. Taylor & Francis, 2024-02-10 [cit. 2024-10-28]. Roč. 45, čís. 4, s. 716–730. DOI 10.1080/09593330.2022.2121180. PMID 36062824. (anglicky) 
  25. ↑ GUPTA, Supriya; PATRO, Ashmita; MITTAL, Yamini; DWIVEDI, Saurabh; SAKET, Palak; PANJA, Rupobrata; SAEED, Tanveer. The race between classical microbial fuel cells, sediment-microbial fuel cells, plant-microbial fuel cells, and constructed wetlands-microbial fuel cells: Applications and technology readiness level. S. 162757. Science of The Total Environment [online]. Elsevier, 2023-06 [cit. 2024-10-28]. Roč. 879, s. 162757. Dostupné online. DOI 10.1016/j.scitotenv.2023.162757. PMID 36931518. (anglicky) 
  26. ↑ GREENMAN, John; WALTER, Xavier Alexis; GAJDA, Iwona; YOU, Jiseon; MENDIS, Arjuna; IEROPOULOS, Ioannis A. Phototrophic microbial fuel cells. S. 699–727. 3rd Generation Biofuels [online]. Elsevier, 2022 [cit. 2024-10-28]. S. 699–727. Dostupné online. DOI 10.1016/B978-0-323-90971-6.00007-3. (anglicky) 
  27. ↑ SCHNEIDER, Kenneth; THORNE, Rebecca J.; CAMERON, Petra J. An investigation of anode and cathode materials in photomicrobial fuel cells. S. 20150080. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences [online]. Royal Society Publishing, 2016-02-28 [cit. 2024-10-28]. Roč. 374, čís. 2061, s. 20150080. Dostupné online. DOI 10.1098/rsta.2015.0080. PMID 26755764. (anglicky) 
  28. ↑ STRIK, David P.B.T.B.; TIMMERS, Ruud A.; HELDER, Marjolein; STEINBUSCH, Kirsten J.J.; HAMELERS, Hubertus V.M.; BUISMAN, Cees J.N. Microbial solar cells: applying photosynthetic and electrochemically active organisms. S. 41–49. Trends in Biotechnology [online]. Elsevier, 2011-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 29, čís. 1, s. 41–49. Dostupné online. DOI 10.1016/j.tibtech.2010.10.001. PMID 21067833. (anglicky) 
  29. ↑ a b SHARMA, Akshat; ĐELEVIĆ, Lara; HERKENDELL, Katharina. Next‐Generation Proton‐Exchange Membranes in Microbial Fuel Cells: Overcoming Nafion's Limitations. Energy Technology [online]. John Wiley & Sons, 2024-06 [cit. 2024-10-28]. Roč. 12, čís. 6. Dostupné online. DOI 10.1002/ente.202301346. (anglicky) 
  30. ↑ Miniature Microbila Fuel Cells [online]. Dostupné online. 
  31. ↑ BIFFINGER, Justin C.; RAY, Ricky; LITTLE, Brenda; RINGEISEN, Bradley R. Diversifying Biological Fuel Cell Designs by Use of Nanoporous Filters. S. 1444–1449. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2007-02-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 41, čís. 4, s. 1444–1449. Dostupné online. DOI 10.1021/es061634u. PMID 17593755. (anglcky) 
  32. ↑ a b PASTERNAK, Grzegorz; GREENMAN, John; IEROPOULOS, Ioannis. Comprehensive Study on Ceramic Membranes for Low‐Cost Microbial Fuel Cells. S. 88–96. ChemSusChem [online]. European Chemical Societies Publishing, 2016-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 9, čís. 1, s. 88–96. Dostupné online. DOI 10.1002/cssc.201501320. PMID 26692569. (anglicky) 
  33. ↑ BEHERA, Manaswini; JANA, Partha S.; GHANGREKAR, M.M. Performance evaluation of low cost microbial fuel cell fabricated using earthen pot with biotic and abiotic cathode. S. 1183–1189. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2010-02 [cit. 2024-10-28]. Roč. 101, čís. 4, s. 1183–1189. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2009.07.089. PMID 19800223. (anglicky) 
  34. ↑ WINFIELD, Jonathan; GREENMAN, John; HUSON, David; IEROPOULOS, Ioannis. Comparing terracotta and earthenware for multiple functionalities in microbial fuel cells. S. 1913–1921. Bioprocess and Biosystems Engineering [online]. Springer Nature, 2013-12 [cit. 2024-10-28]. Roč. 36, čís. 12, s. 1913–1921. Dostupné online. DOI 10.1007/s00449-013-0967-6. PMID 23728836. (anglicky) 
  35. ↑ a b c d e f g h BENNETTO, H.P. Electricity generation by microorganisms. S. 163–168. Biotechnology Education [online]. 1990 [cit. 2024-10-29]. Roč. 1, čís. 4, s. 163–168. Pdf. Dostupné online. (anglicky) 
  36. ↑ a b c d e f BENNETTO, H. Peter; STIRLING, John L.; TANAKA, Kazuko; VEGA, Carmen A. Anodic reactions in microbial fuel cells. S. 559–568. Biotechnology and Bioengineering [online]. John Wiley & Sons, 1983-02 [cit. 2024-10-29]. Roč. 25, čís. 2, s. 559–568. DOI 10.1002/bit.260250219. PMID 18548670. (anglicky) 
  37. ↑ LOGAN, Bruce E. Exoelectrogenic bacteria that power microbial fuel cells. S. 375–381. Nature Reviews Microbiology [online]. Springer Nature, 2009-05 [cit. 2024-10-29]. Roč. 7, čís. 5, s. 375–381. Dostupné online. DOI 10.1038/nrmicro2113. PMID 19330018. (anglicky) 
  38. ↑ AIYER, Kartik S. How does electron transfer occur in microbial fuel cells?. World Journal of Microbiology and Biotechnology [online]. Springer Nature, 2020-02 [cit. 2024-10-29]. Roč. 36, čís. 2. Dostupné online. DOI 10.1007/s11274-020-2801-z. PMID 31955250. (anglicky) 
  39. ↑ CHENG, Ka Yu; HO, Goen; CORD-RUWISCH, Ralf. Affinity of Microbial Fuel Cell Biofilm for the Anodic Potential. S. 3828–3834. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2008-05 [cit. 2024-10-29]. Roč. 42, čís. 10, s. 3828–3834. DOI 10.1021/es8003969. PMID 18546730. (anglicky) 
  40. ↑ KNIGHT, Chris; CAVANAGH, Kate; MUNNINGS, Christopher; MOORE, Tim; CHENG, Ka Yu; KAKSONEN, Anna H. Application of Microbial Fuel Cells to Power Sensor Networks for Ecological Monitoring [online]. Springer-Verlag, 2013 [cit. 2024-10-28]. (Smart Sensors, Measurement and Instrumentation). Dostupné online. ISBN 978-3-642-36365-8. DOI 10.1007/978-3-642-36365-8_6. (anglicky) 
  41. ↑ WANG, Victor Bochuan; CHUA, Song-Lin; CAI, Zhao; SIVAKUMAR, Krishnakumar; ZHANG, Qichun; KJELLEBERG, Staffan; CAO, Bin. A stable synergistic microbial consortium for simultaneous azo dye removal and bioelectricity generation. S. 71–76. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2014-03 [cit. 2024-10-28]. Roč. 155, s. 71–76. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2013.12.078. PMID 24434696. (anglicky) 
  42. ↑ WANG, Victor Bochuan; CHUA, Song-Lin; CAO, Bin; SEVIOUR, Thomas; NESATYY, Victor J.; MARSILI, Enrico; KJELLEBERG, Staffan. Engineering PQS Biosynthesis Pathway for Enhancement of Bioelectricity Production in Pseudomonas aeruginosa Microbial Fuel Cells. S. e63129. PLoS ONE [online]. PLOS, 2013-05-20 [cit. 2024-10-28]. Roč. 8, čís. 5, s. e63129. Dostupné online. DOI 10.1371/journal.pone.0063129. PMID 23700414. (anglicky) 
  43. ↑ VENKATA MOHAN, S.; SARAVANAN, R.; RAGHAVULU, S. Veer; MOHANAKRISHNA, G.; SARMA, P.N. Bioelectricity production from wastewater treatment in dual chambered microbial fuel cell (MFC) using selectively enriched mixed microflora: Effect of catholyte. S. 596–603. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2008-02 [cit. 2024-10-28]. Roč. 99, čís. 3, s. 596–603. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2006.12.026. PMID 17321135. (anglicky) 
  44. ↑ VENKATA MOHAN, S.; VEER RAGHAVULU, S.; SARMA, P.N. Biochemical evaluation of bioelectricity production process from anaerobic wastewater treatment in a single chambered microbial fuel cell (MFC) employing glass wool membrane. S. 1326–1332. Biosensors and Bioelectronics [online]. Elsevier, 2008-04-15 [cit. 2024-10-28]. Roč. 23, čís. 9, s. 1326–1332. Dostupné online. DOI 10.1016/j.bios.2007.11.016. PMID 18248978. (anglicky) 
  45. ↑ VENKATA MOHAN, S.; VEER RAGHAVULU, S.; SARMA, P.N. Influence of anodic biofilm growth on bioelectricity production in single chambered mediatorless microbial fuel cell using mixed anaerobic consortia. S. 41–47. Biosensors and Bioelectronics [online]. Elsevier, 2008-09 [cit. 2024-10-28]. Roč. 24, čís. 1, s. 41–47. Dostupné online. DOI 10.1016/j.bios.2008.03.010. PMID 18440217. (anglicky) 
  46. ↑ CHEN, Ting; BARTON, Scott Calabrese; BINYAMIN, Gary; GAO, Zhiqiang; ZHANG, Yongchao; KIM, Hyug-Han; HELLER, Adam. A Miniature Biofuel Cell. S. 8630–8631. Journal of the American Chemical Society [online]. American Chemical Society, 2001-09-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 123, čís. 35, s. 8630–8631. Dostupné online. DOI 10.1021/ja0163164. PMID 11525685. (anglicky) 
  47. ↑ eprints.soton.ac.uk. Dostupné online. PMID 16569499. 
  48. ↑ BULLEN, R.A.; ARNOT, T.C.; LAKEMAN, J.B.; WALSH, F.C. Biofuel cells and their development. S. 2015–2045. Biosensors and Bioelectronics [online]. Elsevier, 2006-05 [cit. 2024-10-28]. Roč. 21, čís. 11, s. 2015–2045. Dostupné online. Dostupné také na: [1]. DOI 10.1016/j.bios.2006.01.030. PMID 16569499. (anglicky) 
  49. ↑ KIM, Nam Jun; CHOE, Yeong Jin; JEONG, Seon Ho; KIM, Seong Hyeon. Development of Microbial Fuel Cells Using Proteus vulgaris. S. 44–48. Bulletin of the Korean Chemical Society [online]. Korea Institute of Science and Technology Information, 2000-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 21, čís. 1, s. 44–48. Citovaný výrok se v článku vztahuje na anorganické palivové články. Dostupné online. DOI 10.5012/bkcs.2000.21.1.44. (anglicky) 
  50. ↑ KIM, Byung Hong; CHANG, In Seop; CHEOL GIL, Geun; PARK, Hyung Soo; KIM, Hyung Joo. [No title found]. S. 541–545. Biotechnology Letters [online]. Springer Nature, 2003 [cit. 2024-10-28]. Roč. 25, čís. 7, s. 541–545. Dostupné online. DOI 10.1023/a:1022891231369. PMID 12882142. (anglicky) 
  51. ↑ CHANG, In Seop; MOON, Hyunsoo; JANG, Jae Kyung; KIM, Byung Hong. Improvement of a microbial fuel cell performance as a BOD sensor using respiratory inhibitors. S. 1856–1859. Biosensors and Bioelectronics [online]. Elsevier, 2005-03 [cit. 2024-10-28]. Roč. 20, čís. 9, s. 1856–1859. Dostupné online. DOI 10.1016/j.bios.2004.06.003. PMID 15681205. (anglicky) 
  52. ↑ GONG, Yanming; RADACHOWSKY, Sage E.; WOLF, Michael; NIELSEN, Mark E.; GIRGUIS, Peter R.; REIMERS, Clare E. Benthic Microbial Fuel Cell as Direct Power Source for an Acoustic Modem and Seawater Oxygen/Temperature Sensor System. S. 5047–5053. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2011-06-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 45, čís. 11, s. 5047–5053. Dostupné online. DOI 10.1021/es104383q. PMID 21545151. (anglicky) 
  53. ↑ PASTERNAK, Grzegorz; GREENMAN, John; IEROPOULOS, Ioannis. Self-powered, autonomous Biological Oxygen Demand biosensor for online water quality monitoring. S. 815–822. Sensors and Actuators B: Chemical [online]. Elsevier, 2017-06 [cit. 2024-10-28]. Roč. 244, s. 815–822. Dostupné online. DOI 10.1016/j.snb.2017.01.019. PMID 28579695. (anglicky) 
  54. ↑ HEIJNE, Annemiek Ter; LIU, Fei; WEIJDEN, Renata van der; WEIJMA, Jan; BUISMAN, Cees J.N.; HAMELERS, Hubertus V.M. Copper Recovery Combined with Electricity Production in a Microbial Fuel Cell. S. 4376–4381. Environmental Science & Technology [online]. American Chemical Society, 2010-06-01 [cit. 2024-10-28]. Roč. 44, čís. 11, s. 4376–4381. Dostupné online. DOI 10.1021/es100526g. PMID 20462261. (anglicky) 
  55. ↑ HEIDRICH, E. S.; DOLFING, J.; SCOTT, K.; EDWARDS, S. R.; JONES, C.; CURTIS, T. P. Production of hydrogen from domestic wastewater in a pilot-scale microbial electrolysis cell. S. 6979–6989. Applied Microbiology and Biotechnology [online]. Springer Nature, 2013-08 [cit. 2024-10-28]. Roč. 97, čís. 15, s. 6979–6989. DOI 10.1007/s00253-012-4456-7. PMID 23053105. (anglicky) 
  56. ↑ New Technologies for Microbial Desalination Ready for Market Entry - Leitat's Projects Blog. Leitat Projects Blog [online]. Leitat, 2020-10-08 [cit. 2024-11-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  57. ↑ TAWALBEH, Muhammad; AL-OTHMAN, Amani; SINGH, Karnail. Microbial desalination cells for water purification and power generation: A critical review. Energy. 2020-10-15, roč. 209, s. 118493. Dostupné online [cit. 2024-10-26]. ISSN 0360-5442. DOI 10.1016/j.energy.2020.118493. 
  58. ↑ BANKEFA, Olufemi Emmanuel; OLADEJI, Seye Julius; AYILARA-AKANDE, Simbiat Olufunke; LASISI, Modupe Mariam. Microbial redemption of “evil” days: a global appraisal to food security. S. 2041–2053. Journal of Food Science and Technology [online]. Springer Nature, 2021-06 [cit. 2024-11-03]. Roč. 58, čís. 6, s. 2041–2053. Dostupné online. DOI 10.1007/s13197-020-04725-7. PMID 33967303. (anglicky) 
  59. ↑ AL‐ASHEH, Sameer; BAGHERI, Marzieh; AIDAN, Ahmad. Removal of heavy metals from industrial wastewater using microbial fuel cell. S. 535–549. Engineering in Life Sciences [online]. John Wiley & Sons, 2022-08 [cit. 2024-11-04]. Roč. 22, čís. 8, s. 535–549. Dostupné online. DOI 10.1002/elsc.202200009. PMID 35936070. (anglicky) 
  60. ↑ KOÓK, László; NEMESTÓTHY, Nándor; BÉLAFI-BAKÓ, Katalin; BAKONYI, Péter. Investigating the specific role of external load on the performance versus stability trade-off in microbial fuel cells. S. 123313. Bioresource Technology [online]. Elsevier, 2020-08 [cit. 2024-11-04]. Roč. 309, s. 123313. Dostupné online. DOI 10.1016/j.biortech.2020.123313. PMID 32289659. (anglicky) 

Související články

[editovat | editovat zdroj]
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Mikrobiální_palivový_článek&oldid=24363501“