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Una pila de combustible microbiana basada en Papel 3D opera bajo la condición de flujo continuo

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Iowa en Ames, IA, ha demostrado una prueba de concepto de pila de combustible microbiana basada en papel tridimensional (siglas en inglés, MFC) que podría beneficiarse de la acción capilar para guiar los líquidos a través del sistema de la MFC y eliminar la necesidad de alimentación externa. Su informe aparece en el próximo número de la revista TECHNOLOGY.

La MFC basada en papel funciona durante cinco días y muestra la producción de corriente como resultado de la formación de biopelículas en el ánodo. El sistema produce 1,3 µW de potencia y 52.25 µA de corriente produciendo una densidad de potencia de aproximadamente 25 W/m3 para este experimento. Estos resultados muestran que las pilas de combustible microbianas basadas en papel pueden crear energía de un modo respetuoso con el medio ambiente sin el uso de ninguna potencia exterior.

La formación de biopelículas en la tela de carbón durante la prueba proporciona evidencia adicional de que la corriente medida es el resultado de la reacción bio-química que tiene lugar. Esto es importante porque el biofilm juega un papel vital en la producción actual de una pila de combustible microbiana. El aumento del tamaño y el grosor del biofilm en última instancia conducen a un aumento de la producción actual. Las células bacterianas individuales metabolizan sustancias ricas en electrones en un proceso complejo que implica muchas reacciones catalizadas por enzimas. Los electrones son libres para viajar al ánodo a través de uno de los muchos modos de transporte de electrones. El transporte de electrones es muy complicado, y la evidencia sugiere que es único para cada tipo de bacteria. Para la bacteria Shewanella Oneidensis MR-1, las formas más predominantemente conocidas de transportar electrones desde las células de las bacterias individuales al ánodo son a través de contacto directo, moléculas redox solubles excretadas, y nanocables biológicos. De éstas, se cree ampliamente que las moléculas redox solubles excretadas que actúan como servicio extracelular de transporte de los electrones compensan tanto como el 70% de los mecanismos de transferencia de electrones a partir de células bacterianas individuales al electrodo. Por otra parte, se demuestra que el contacto directo entre el S. Oneidensis MR-1 y el electrodo tiene poco impacto en la generación actual, apoyando un mecanismo de transferencia de electrones mediado. Biofilm ayuda con la adsorción de las moléculas redox al electrodo, lo que hace que sea importante disponer de él en las pilas de combustible microbianas de alta densidad de potencia. Sin tiempo suficiente para que el biofilm se forme, los datos reportados de intensidad y potencia estarían predominantemente asociados a la transferencia de electrones extracelular, lo que no representa plenamente las capacidades productoras eléctricas de las pilas de combustible microbianas. Este dispositivo por primera vez demuestra la mayor duración de uso y la capacidad de funcionar de forma individual, un desarrollo que podría ayudar a aumentar el número de situaciones en las que las pilas de combustible microbianas se pueden aplicar.