近日，重庆大学工程热物理研究所廖强教授、朱恂教授团队与美国加州大学圣克鲁兹分校（University of California, Santa Cruz）Yat Li（李軼）教授课题组合作在寻找新型阳极材料的研究方向上取得重要进展，成果发表在Advanced Science 期刊上（DOI: 10.1002/advs.201600097），文章名称为Boosting Power Density of Microbial Fuel Cells with 3D Nitrogen-Doped Graphene Aerogel Electrode。主要研究者杨扬博士通过水热反应合成了一种氮掺杂的石墨烯气凝胶（nitrogen-doped graphene aerogel），并利用该材料大幅提升了微生物燃料电池产电功率。该三维气凝胶具备包含微孔、介孔和大孔的多级孔道结构以及较高的比表面积（236 m2/g）。由于大孔为微生物在电极内部生长提供了开放的通道，同时微/介孔增加了产电菌产生的电子载体和电子中介体的传输通道数量，从而极大地提高了电极空间利用率。同时，氮掺杂使得石墨烯气凝胶表面呈现正电，使得自身带负电的产电菌在静电作用下主动向电极表面富集，增加了产电菌的附着量。另外，该石墨烯气凝胶的高导电率也减小了电子从微生物传输到集流体的电阻，有利于电子的快速传输从而进一步提升功率密度。该微生物燃料电池在面积功率（1990.8±106.1 mW/m2）和体积功率（750±40 W/m3）等性能参数上均远高于其他相似尺寸的微生物燃料电池（25 mL阳极腔室体积）。

   微生物燃料电池（microbial fuel cells）是一种利用微生物将废水中的有机污染物降解并转化为电能的一种绿色能源装置，在污水处理和再生能源方面具有广阔的应用前景。然而微生物燃料电池较低的产电功率限制了与其相关的商业应用。该项研究通过合成具有高比表面积和开放孔道结构的新型阳极材料（nitrogen-doped graphene aerogel）来提高产电菌载量，进而提高了MFC的性能。对其他MFC研究者具有重要借鉴意义，同时也进一步的促进了MFC将来的商业应用。

撰稿人：（陈国钱）