Solar driven CO2 fixation using non-photosynthetic microbes and Fe ions as energy carrier

使用非光合微生物和铁离子作为能量载体的太阳能驱动二氧化碳固定

• 批准号: 24655167
• 负责人: NAKAMURA Ryuhei
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2013)The University of Tokyo (2012)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24655167/
• 关键词: 二酸化炭素固定; 酸素発生反応; 太陽エネルギー変換; 鉄酸化細菌

We exploited the ability of the deep-sea Fe-oxidizing bacteria, Mariprofundus ferrooxidans, to elevate the intracellular electrons into a higher energetic state as a built-in voltage multiplayer circuit. In-vivo electrochemical analysis of CO2 fixation processes revealed that the cells multiplies the voltage to 0.95 V, which enables to initiate the electrochemical CO2 reduction coupled with water oxidation at an external voltage of 0.19 V. The value of 0.19 V is one order of magnitude lower than the thermodynamic limit for producing organic compounds via CO2 reduction coupled with water oxidation. Thus, the integrated bioelectrochemical process could provide a way to utilize extremely low-voltage-electricity supplied by several sources such as hydro, solar, wind, geothermal, and others for the electrochemical conversion of CO2 to organic chemicals.

我们利用深海铁氧化细菌Mariprofundus ferrooxidans的能力，将细胞内的电子提升到更高的能量状态，作为一个内置的电压多层电路。CO2固定过程的体内电化学分析显示，电池将电压增加到0.95 V，这使得能够在0.19 V的外部电压下启动电化学CO2还原与水氧化。0.19 V的值比通过CO2还原与水氧化产生有机化合物的热力学极限低一个数量级。因此，集成的生物电化学过程可以提供一种利用由几种来源（例如水力、太阳能、风能、地热能和其他）提供的极低电压电力将CO2电化学转化为有机化学品的方法。

项目成果

ELECTROECOSYSTEM IN BLACK-SMOKER HYDROTHEMAL ENVIRONMENTS

黑烟湿热环境中的电生态系统

• 发表时间: 2012
• 作者: Atsushi Yamane;Toshiyuki Abe;Tomokazu Iyoda;Keiji Nagai;平本昌宏;中村龍平
• 通讯作者: 中村龍平

Bio-Geo-Inspired Water Oxidation Catalysts for Artificial Photosynthesis

用于人工光合作用的生物地学水氧化催化剂

• 发表时间: 2012
• 作者: 山根淳史;阿部敏之;彌田智一;長井圭治;中村龍平;中村龍平
• 通讯作者: 中村龍平

Multielectron Oxidation of Water Mediated by Mn Oxides : Mechanism and Visible-light Sensitization for Artificial Photosynthesis

Mn氧化物介导的水的多电子氧化：人工光合作用的机制和可见光敏化

• 发表时间: 2013
• 作者: Toshiyuki Abe;Junpei Chiba;Misaki Ishiyoda and Keiji Nagai;中村龍平
• 通讯作者: 中村龍平

Multielectron Oxidation of Water Mediated by Mn Oxides: Mechanism and Visible-light Sensitization for Artificial Photosynthesis

Mn氧化物介导的水多电子氧化：人工光合作用的机理和可见光敏化

• 发表时间: 2013
• 作者: Toshiyuki Abe;Miyuki Ichikawa;Takahito Hikage;Seiji Kakuta;Keiji Nagai;中村龍平;Keiji Nagai;中村龍平
• 通讯作者: 中村龍平

Low-voltage electrochemical CO2 reduction by bacterial voltage-multiplier circuits

通过细菌电压倍增电路进行低压电化学二氧化碳还原

• DOI: 10.1039/c2cc37986d
• 发表时间: 2013
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Taketo Mogi;Takumi Ishii;Kazuhito Hashimoto;Ryuhei Nakamura
• 通讯作者: Ryuhei Nakamura