面包霉菌能制造出更好的可充电电池吗?

2020-10-29 834霉菌

你可能不太会想到真菌,尤其是那些会让面包发霉的真菌,但研究人员2016年3月17日在Cell Press杂志Current Biology上报告的证据可能会改变你的想法。面包霉菌能制造出更好的可充电电池吗?他们的研究结果表明,一种红色的面包霉菌可能是生产更可持续的电化学材料用于可充电电池的关键。

面包霉菌能制造出更好的可充电电池吗?

研究人员首次表明,真菌Neurospora crassa可以将锰转化为具有有利电化学特性的矿物复合材料。

"我们利用真菌锰生物矿化过程制造了电化学活性材料,"苏格兰邓迪大学的Geoffrey Gadd说。"在超级电容器和锂离子电池中测试了碳化真菌生物矿物质复合材料的电化学性能,发现它(复合材料)具有优异的电化学性能。因此,该系统提出了一种制备可持续电化学材料的新型生物技术方法。"

研究背景

Gadd和他的同事长期以来一直在研究真菌以有用和令人惊讶的方式转化金属和矿物的能力。在早期的研究中,研究人员表明,例如,真菌可以稳定有毒的铅和铀。这让研究人员想到,真菌是否也能为新型电化学材料的制备提供有用的替代策略。

"我们有这样的想法,这种生物矿化碳酸盐分解成氧化物可能会提供一种具有显著电化学特性的金属氧化物的新来源,"Gadd说。

事实上,已经有很多人努力利用碳纳米管和其他锰氧化物等替代电极材料来改善锂离子电池或超级电容器的性能。但很少有人考虑过真菌在制造过程中的作用。

研究内容

在新的研究中,Gadd和他的同事将N. crassa培养在用尿素和氯化锰(MnCl2)修正的培养基中,并观察发生了什么。研究人员发现,长枝真菌丝(或菌丝)变得生物矿化和/或被各种形态的矿物质包裹。热处理后,它们留下的是碳化生物质和氧化锰的混合物。对这些结构的进一步研究表明,它们具有理想的电化学性能,可用于超级电容器或锂离子电池。

"我们很惊讶,制备的生物质-锰氧化物复合材料的性能如此之好,"Gadd说。与其他已报道的锂离子电池中的氧化锰相比,碳化的真菌生物质-矿物质复合材料 "表现出了极好的循环稳定性,在200次循环后仍能保留90%以上的容量,"他说。

研究意义

面包霉菌能制造出更好的可充电电池吗?这项新研究是第一个证明使用真菌生物矿化工艺合成活性电极材料的研究,说明了这些真菌工艺作为有用生物材料来源的巨大潜力。

Gadd说,他们将继续探索利用真菌生产各种潜在有用的金属碳酸盐。他们也有兴趣研究这种过程在其他化学形式的有价值或稀缺金属元素的生物回收。

引用

Cell Press. "Could bread mold build a better rechargeable battery?." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 March 2016. www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160317145852.htm.

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