微生物燃料電池（MFC）是一種運(yùn)用自然界細(xì)菌及仿真細(xì)菌為催化劑，將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的裝置，主要由陽極、陰極以及相隔兩者的質(zhì)子交換膜（PEM）組成。在陽極的微生物會(huì)吃下電解液中的生物基質(zhì)，釋放出電子和質(zhì)子，電子經(jīng)由外部電路到達(dá)陰極，而質(zhì)子則通過質(zhì)子交換膜抵達(dá)陰極，根本就是真實(shí)世界的皮卡丘！

但為了確保微生物不會(huì)因?yàn)榘ゐI而罷工，必須不斷以幫浦輸送新食物，近幾年科學(xué)家都得靠著外部電源持續(xù)供應(yīng)食物，確保電池正常運(yùn)作，但這樣一加一減，等于抵銷原本電池的意義。

不過靠著細(xì)菌發(fā)電的日子可能即將成真，美國愛荷華州立大學(xué)（Iowa State University）的研究人員首次開發(fā)出不需要外部電力的3D 微生物燃料電池（MFC），而且還是用紙制造！這種3D 微生物燃料電池雖然還在原型階段，但已為電池指出一條新道路。

愛荷華州立大學(xué)團(tuán)隊(duì)打造的紙質(zhì)MFC 原型，以毛細(xì)現(xiàn)象取代幫浦引導(dǎo)液體流動(dòng)，把食物“鐵氰化鉀（potassium ferricyanide）”供應(yīng)給微生物“Shewanella Oneidensis MR-1”。

研究團(tuán)隊(duì)在紙張刻上細(xì)微的管道，不需要任何電力，就能引導(dǎo)細(xì)菌和鐵氰化鉀自動(dòng)沿著細(xì)小管道，從培養(yǎng)皿一路流向彼此，當(dāng)雙方在裝置中間的腔室碰面時(shí)，細(xì)菌就會(huì)分解鐵氰化鉀，釋放電子，而位在兩張紙（通道）中間的質(zhì)子交換膜，則負(fù)責(zé)控制電子的流動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這套52.5 微升的設(shè)備在沒有外力介入下，連續(xù)五天產(chǎn)生最大1.3 μW（微瓦） 的電力以及52.25 μA（微安） 的電流，換言之，這種微生物燃料電池可供應(yīng)25W/m3 的電能，雖然目前效率不高，還不能為手機(jī)或電腦充電，但已是微生物燃料電池環(huán)境友善的一大步。

研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)研究如何透過流速和溫度的調(diào)整增加發(fā)電量，也會(huì)想辦法讓設(shè)備進(jìn)一步縮小且穩(wěn)定化，希望未來可裝在電子產(chǎn)品上，但現(xiàn)階段已可能應(yīng)用在污水處理廠，以污水中的有機(jī)質(zhì)為燃料，透過微生物燃料電池進(jìn)行發(fā)電。

參考資料：

Scientists have built a microbial fuel cell that runs without external power
3-D paper-based microbial fuel cell operating under continuous flow condition
（本文由PanX 授權(quán)刊登）