Artificial three-dimensional biotops with electroactive bacteria for highly efficient microbial fuel cells by use of metal/polymer fiber hybrid structures

具有电活性细菌的人工三维生物群落,通过使用金属/聚合物纤维混合结构实现高效微生物燃料电池

基本信息

  • 批准号:
    220918832
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2011-12-31 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The topic of this project is the preparation of artificial biotopes for electroactive bacteria for the use in microbial bioelectrochemical systems (BES). Based on the results of the successful first project period of this proposal, we want to investigate now a new electrode design that will allow the improved colonization and interpenetration of 3D-electrodes with electrochemically active bacteria, in order to improve the efficiency and the catalytic performance of biofilm electrodes. The hypothesis of our intended project is based on the assumption that the co-deposition of bacteria and electrode material in the preparation will provide the required interpenetration and accelerated electrode operation. Conventional, consecutive procedures of electrode preparation and biofilm colonization often suffer from slow colonization and incomplete electrode penetration of 3D structures. Our concept is based on the wet-laid process, which we have recently successfully established for short electrospun fibers. This wet-laid process provided perfect access to high quality porous nanofiber nonwovens. The missing but required electrical conductivity will be realized by addition of silver and copper nanowires during the wet-laid process. Simultaneously, we will add encapsulated bacteria during the wet-laid process, which should finally result in the required hybrid electrode required for high efficient BES. We will systematically study the composition of the electrodes obtained by the wet-laid process and benchmark it with existing BES electrodes in order to verify our hypothesis.
该项目的主题是制备用于微生物生物电化学系统(BES)的电活性细菌人工生境。基于该提案的第一个项目阶段的成功结果,我们现在想要研究一种新的电极设计,该电极设计将允许电化学活性细菌改善3D电极的定植和相互渗透,以提高生物膜电极的效率和催化性能。我们预期项目的假设是基于这样的假设,即制备中细菌和电极材料的共沉积将提供所需的相互渗透和加速电极操作。电极制备和生物膜定殖的常规连续程序通常遭受3D结构的缓慢定殖和不完全电极穿透。我们的概念是基于湿法工艺,我们最近成功地建立了短静电纺丝纤维。这种湿法成网工艺提供了获得高质量多孔无纺布的完美途径。通过在湿法成网工艺期间添加银和铜纳米线,将实现缺少但需要的导电性。同时,我们将在湿法成网过程中加入包封的细菌,这最终将导致高效BES所需的混合电极。我们将系统地研究由湿法工艺获得的电极的组成,并将其与现有的BES电极进行基准测试,以验证我们的假设。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Limits of Three‐Dimensionality: Systematic Assessment of Effective Anode Macrostructure Dimensions for Mixed‐Culture Electroactive Biofilms
  • DOI:
    10.1002/cssc.201902923
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Christopher Moß;A. Behrens;U. Schröder
  • 通讯作者:
    Christopher Moß;A. Behrens;U. Schröder
Breathable and Flexible Polymer Membranes with Mechanoresponsive Electric Resistance
  • DOI:
    10.1002/adfm.201907555
  • 发表时间:
    2020-01-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Gao, Qiang;Kopera, Bernd A. F.;Greiner, Andreas
  • 通讯作者:
    Greiner, Andreas
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  • DOI:
    10.3389/fenrg.2019.00018
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Christopher Moß;S. Patil;U. Schröder
  • 通讯作者:
    Christopher Moß;S. Patil;U. Schröder
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  • DOI:
    10.1038/s41528-017-0018-5
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.6
  • 作者:
    S. Reich;M. Burgard;M. Langner;Shaohua Jiang;Xueqin Wang;S. Agarwal;B. Ding;Jianyong Yu;A. Greiner
  • 通讯作者:
    S. Reich;M. Burgard;M. Langner;Shaohua Jiang;Xueqin Wang;S. Agarwal;B. Ding;Jianyong Yu;A. Greiner
Copper-bottomed: electrochemically active bacteria exploit conductive sulphide networks for enhanced electrogeneity
  • DOI:
    10.1039/d0ee01281e
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    32.5
  • 作者:
    Beuth, Laura;Pfeiffer, Catharina Philine;Schroeder, Uwe
  • 通讯作者:
    Schroeder, Uwe
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知道了