17/09/2021 - Stockage énergétique. Nanoparticules d'argent pour améliorer les piles à combustible biodégradable

Menéame

Las piles à combustible biodégradables (MFC, en anglais) utilisent des bactéries, reliées à un électrode, pour convertir directement l'énergie chimique stockée en matière organique en électricité. Cette technologie offre un potentiel considérable de production d'énergie renouvelable à partir de différents types de biomasse et de traitement des eaux usées.

Parmi les bactéries utilisées dans ces piles, les espèces du genre marin Shewanella sont particulièrement appropriées et bien connues. Cependant, malgré les efforts déployés pour améliorer ces systèmes, ils présentent souvent des densités de courant et de puissance faibles, limitées en grande partie par le transfert inefficace d'électrons entre le microbe et l'électrode (électrode positive).

Utilisation de nanoparticules d'argent

Comme l'explique le magazine Science, les chercheurs de la Université de Californie à Los Angeles (UCLA, aux États-Unis) ont découvert un nouveau moyen d'augmenter les performances de ces piles: les micro-organismes Shewanella sont équipés de nanoparticules d'argent, ce qui améliore considérablement le transfert d'électrons du microbe à l'électrode, qui est fabriqué dans ce cas avec du grafène.

Pour obtenir cet effet, les chercheurs placent les bactéries à côté d'un asphyxie constitué d'oxyde de graphène réduit et de nanoparticules d'argent (rGO/Ag). Ensuite, il y a une migration d'ions d'argent vers la membrane cellulaire, où ils sont ensuite réduits à des nanoparticules d'argent par protéines du métabolisme du lactate de bactéries.

Le résultat est que les nanoparticules d'argent sont ainsi associées aux membranes cellulaires, augmentant considérablement leur efficacité dans le transfert d'électrons vers l'incontinence de la pile.

Piles plus puissantes et plus efficaces

"Les MFC de Shewanella avec de l'argent fournissent une densité de courant maximale de 3,85 milliampères par centimètre carré et une densité de puissance de 0,66 milliwatts par centimètre carré, des valeurs considérablement plus élevées que celles des meilleurs MFC signalés à ce jour" souligne les auteurs.

"En outre, ces piles à combustible pyrotechnique hybride présentent une excellente efficacité d'utilisation du combustible, avec une efficacité colombienne de 81 %."

Les chercheurs espèrent que l'amélioration de tous ces paramètres et les nouvelles données sur les mécanismes moléculaires qui sont derrière favorisent le développement des technologies électrochimiques microbiologiques.

Référence:

Bocheng Cao et al. "Silver nanoparties boost charge extraction efficiency in Shewanella microbial fuel cells". Science, 2021.

Source Image: Illustration de la membrane à côté d'un agent de graphène et de nanoparticules d'argent, dans lequel ils ont placé des bactéries Shewanella. / AKang, Sphere Studio Copyright @ Yu Huang and Xiangfeng Duan

Source Nouvelles: Agence SINC (Service de l'information et des nouvelles scientifiques)

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