Микробные топливные элементы как технология возобновляемой энергетики для производства биоэлектричества: мини-обзор

Неустойчивый характер использования ископаемого топлива и его воздействие на окружающую среду привели к повышению интереса к возобновляемым источникам энергии и топливным элементам, особенно в транспортном секторе. В настоящем исследовании рассматривается производство электроэнергии на основе электронов, высвобождаемых в ходе биохимических реакций, протекающих при участии микроорганизмов. Микробные топливные элементы (МТЭ) представляют собой экологически безопасный способ производства электроэнергии с одновременной очисткой сточных вод; степень удаления химического потребления кислорода может достигать 50%, а плотность мощности составляет 420–460 мВт/м². Система использует метаболическую активность бактерий для выработки электроэнергии. Этот мини-обзор носит комплексный характер и отличается от других обзоров всеобъемлющим рассмотрением типов МТЭ, субстратов и микроорганизмов, областей применения, характеристик устройств, а также конструкций и технологических конфигураций. Все эти аспекты оценены, представлены и обсуждены в одной статье. Показано, что более высокой плотности мощности и кулоновской эффективности можно достичь за счет правильного выбора микроорганизмов, режима работы, подходящих конструкционных материалов и усовершенствованных типов МТЭ. Однако широкомасштабное применение МТЭ ограничивается стоимостью материалов и низкой буферной емкостью сточных вод. Хотя вырабатываемая электроэнергия пока находится на стадии демонстрации, на сегодняшний день промышленные применения отсутствуют. Поэтому в настоящем исследовании проанализированы публикации, посвященные данной технологии, с целью сформировать новые и содержательные направления дальнейших исследований, обозначить этапы масштабирования и уточнить критерии выбора микроорганизмов и соответствующей активности.