微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是结合微生物、电化学、环境工程学和材料学等学科，交叉融合出的一种绿色资源循环技术，是当前能源与环境领域的研究热点之一。MFCs的基本原理是利用微生物作为生物催化剂，通过降解氧化有机物产生电子，经导电材料转移至终端电子受体实现生物产电。因此，MFCs兼具有废水处理和产电的双重优势。然而，MFCs因功率密度低以及电极材料成本高限制了其大规模实际应用。MFCs中阳极作为微生物的反应界面，阳极材料的导电性、生物相容性和化学稳定性都直接影响微生物的生长和胞外电子传递。目前传统的阳极碳基材料有碳布、碳纸和碳毡等，但由于其比表面积低、内阻高、细菌粘附力弱、微生物选择性差，通常表现出低功率输出，并且这些材料价格相对昂贵，不利于实际应用。因此，迫切需要开发出绿色、廉价、高产电性能的阳极材料。

  我国拥有丰富的棕榈纤维资源，主要分布在秦岭淮河一线以南的大部分地区，在我国海南、云南等南方边疆六省的数量更是十分庞大。虽然目前棕榈纤维的应用场景已较为广泛，但是每年仍有大量的棕榈无人采摘导致浪费量巨大。为此，我们以农林废弃物棕榈纤维为原材料，通过磷酸活化随后高温碳化简单处理，制备出廉价、绿色、高产电性能的三维多孔棕榈碳纤维阳极材料。研究结果表明：采用衍生于棕榈纤维阳极的MFCs最大功率密度可达718.15mW m-2，是采用碳布为阳极的MFCs的3.89倍。棕榈纤维通过磷酸活化后，P元素的成功掺杂，显著提高了阳极的亲水性、比表面积以及微孔结构，从而为微生物的附着提供了更多的定植位点，进而显著提高MFCs功率密度。本文提出的高效、简便制备棕榈纤维基MFCs阳极材料为未来MFCs的大规模应用提供了一种全新的技术思路。

  相关的研究以“Easily-prepared macroporous-mesoporous carbon from palm fiber as a sustainable anode for high-performance microbial fuel cells”为题发表在化工/能源类国际权威学术期刊《Fuel》（中科院一区TOP，最新IF=7.4，创刊距今88周年）。论文第一单位为广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室，2021级硕士研究生宋静为论文第一作者（并列一作排名一），华南理工大学严樟博士为论文共同第一作者，我院马姜明教授、陆祖军教授以及环境与资源学院宿程远教授、霍强副教授共同参与了本论文相关研究，广西师范大学艾郴兵副教授为通讯作者。本研究同时得到了珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室主任基金（ERE-SEP2021Z18）、广西重点研发计划项目（AB21220057）、广西科技计划项目（AD21220074）、广西师范大学交叉科学培育项目（2021JC009）以及广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室主任基金（LRCSU21Z0316）的资助。

  全文链接：

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236123031289#f0040

图1.以棕榈纤维制备的阳极材料产电性能.

图2. 以棕榈纤维制备的阳极材料表面元素特征.

图3.SEM观察棕榈纤维制备的阳极表面生物膜形貌.

  （图文/亚星会员登陆）