Nanočástice stříbra ve shewanelle. Kredit: AKang, Sphere Studio / Yu Huang and Xiangfeng Duan.

Mikrobiální palivové články představují slibnou technologii pro pokročilou energetiku. Alespoň teoreticky. Dosavadní modely jsou totiž, mírně řečeno, nepříliš efektivní. Odborníci americké University of California, Los Angeles (UCLA) nalezli způsob, jak mikrobiální palivové články podstatně vylepšit. Nakrmili jejich bakteriální obyvatele nanočásticemi stříbra, čímž se bakterie staly více elektricky vodivými.

Xiangfeng Duan.

Kredit: UCLA.

Některé bakterie produkují díky svému metabolismu volné elektrony. Mikrobiální palivové články toho využívají a vytvářejí elektrický proud. Postačí nechat bakterie růst v biofilmech na elektrodách takových článků, dávat jim organickou hmotu a bakterie dělají elektřinu a ještě jako bonus čistí vodu. V reálném světě je ovšem výkon takových palivových článků řekněme nepříliš přesvědčivý.

Shewanella oneidensis. Kredit: NASA.

Tým UCLA se to rozhodl změnit. Použili oblíbenou gamaproteobakterii Shewanella oneidensis, která umí redukovat ionty kovů a zvládá prostředí s kyslíkem i bez kyslíku. Patří mezi slibné kandidáty pro mikrobiální palivové články. V jejím případě představuje zásadní omezení propustnost buněčné membrány pro elektrony, které se jen obtížně dostávají skrz.

Xiangfeng Duan a jeho kolegové to vyřešili implantováním vodivých nanočástic dovnitř shewanell. Nechali je růst na elektrodách z oxidu grafenu, obohacených ionty stříbra. Bakterie, jak je jejich zvykem, ionty stříbra redukovaly a zabudovaly je do sebe. Tím se zvýšila jejich elektrická vodivost a také propustnost buněčné membrány pro elektrony.

Jak uvádí Duan, nakrmit shewanelly nanočásticemi stříbra je jako postavit v nich rychlodráhy pro elektrony. Díky tomu shewanelly vyrobí pro mikrobiální palivový článek více elektronů a větší rychlostí. Podle badatelů shewanelly krmené stříbrem v mikrobiálním palivovém článku generují 0,66 miliwattu na čtvereční centimetr elektrody. To je s přehledem doposud nejvyšší hodnota u mikrobiálních palivových článků. Je to průlom, který by mohl umožnit praktické využití a rozšíření mikrobiálních palivových článků.

Literatura

New Atlas 16. 9. 2021.

Science 373: 1336–1340.