تحلیل بیوشیمیایی فرآیندانتقال الکترون باکتری های اگزوالکتروژن در پیل های سوختی میکروبی

پیل های سوختی میکربی از باکتری های اگزوالکتروژن استفاده می کنند که قابلیت انتقال الکترون به خارج سلول بدون استفاده از واسطه های خارجی را دارند. در حال حاضر توان این نوع پیل ها پایین است. برای بکارگرفتن تمهیداتی که به افزایش توان منجر شود، بررسی مکانیسم های انتقال الکترون خارج سلولی اولین قدم است. برای بررسی این مکانیسم ها، شناخت شرایطی که در آن گیرنده نهایی الکترون یعنی آند بتواند طی یک فرآیند بی هوازی در حضور دیگر گیرنده های قوی الکترون ها را دریافت کند ضروری است. در شرایط بی هوازی گیرنده های نهایی الکترون فراوانی از جمله نیترات و فومارات وجود دارند. برای اینکه آند بتواند با این گیرنده ها رقابت کند باید پتانسیل اکسیداسیون بالاتری داشته باشد که آن هم به نوبه خود به پتانسیل احیاء کاتد بستگی دارد. پتانسیل احیاء کاتد به شرایط احیاء اکسیژن در کاتد بستگی دارد. در صورت آماده بودن شرایط آند، افزایش نرخ انتقال الکترون خارج سلولی به توان بالاتر منجر می شود. در پیل های میکروبی بدون واسطه چهار مکانیسم در این باره شناسایی شد که عبارتند از: انتقال الکترون از طریق تماس مستقیم باکتری با سطح الکترود، تولید ترکیبات واسطه درون سلولی، انتقال الکترون توسط نانووایرها و شبکه بیوفیلمی رسانا. در باکتریهای اگزوالکتروژن که از آنها برای تولید توان های بالا در پیل های میکروبی استفاده می شود، تولید شبکه بیوفیلمی رسانا مهم ترین مکانیسم در تولید بالای توان شناخته شد. در این مکانیسم با تشکیل داربست های پلی ساکاریدی خارج سلولی و بدام انداختن پروتئین های ردوکس در نزدیکی سلول مورد نظر تعداد الکترون های جابجا شده نسبت به دیگر مکانیسم ها افزایش یافته و الکترون های دور از سطح نیز توسط این شبکه به سطح منتقل می شوند.