微生物燃料電池（MFC）は、化学反応を利用して回路を通る電子の流れで電流を発生させる、異なる種類の燃料電池です。それは、アノード、カソード、および透過性膜などの同じ構成要素を含む標準的な燃料電池に似ています。 MFCは生物燃料電池なので、アノードとカソードをそれぞれ嫌気性（脱酸素化）チャンバーと好気性（酸素化）チャンバーと任意に名前を付けることができます。生物学的燃料電池の違いは、生きている微生物が酸素の欠乏を必要とする嫌気性呼吸を受ける嫌気性室内に置かれることである。電子は酸化されて嫌気性チャンバーから好気性チャンバーに輸送される。プロトン（Ｈ ＋）が生成され、透過膜を通って好気室に交換される。これは、ワイヤを通る電流の流れを可能にする電気化学的勾配を作り出す。この生物学的燃料電池は、若い科学者のために作ることができる安価な科学プロジェクトです。

用品：

ステップ1：必要な資料

・チョバニギリシャヨーグルトバニラ

・堆積物サンプル

・グルコース

・2つのプラスチック製チューバウェア1890 mL容器

・ワニ口クリップ

・電圧計

・カーボンクロス

・ 塩ビパイプ

・塩化カリウム

・寒天

・16ゲージ銅線

・ ワイヤーカッター

・ホットグルーガン

・0.1 Mリン酸バッファーpH≒6.2

・ 電気テープ

・純水または水道水

・フェリシアン化カリウム

・ロープ

ステップ2：MFCの構築

ソルトブリッジ

まず、鋸で6.5cmのPVCを切ります。両方のプラスチック容器にPVC直径の輪郭をスケッチしてから、ボックスカッターを使用して切り取ります。 PVCパイプに注いだときに熱い寒天溶液が漏れるのを防ぐために、PVCの片端をラップとテープでしっかりと包んで密封します。塩橋を作るために寒天溶液を作る必要があります。まず、80 mLの脱イオン水を入れた三角フラスコに38.5グラムの塩化カリウムを加えます。次にフラスコを回転させ、電子レンジに約1分間入れます。それを取り出して、すべての塩化カリウムが溶液に溶解したかどうかを確かめるために回転させてください（絶縁手袋を着用してください）。少量の水（≒5mL）を加え、塩がすべて溶けるまで少しずつ加熱し続けます。塩が溶解した直後に、5グラムの寒天を溶液に加えて、それを電子レンジで約30秒間加熱します。寒天溶液がマイクロ波の渦から取り出されたら、溶液がほぼ一杯になるまでPVCパイプに注ぎます。溶液がＰＶＣパイプ内で固化するのに約３０〜４５分かかる。寒天溶液が固まったら、それをプラスチック容器の２つの穴を通して供給し、そして熱接着剤でしっかりと密封して水密シールを形成することができる。

嫌気性チャンバー

次に、嫌気性チャンバー内に小川の堆積物（≒500mL）とチョバニのヨーグルト（≒907g）を加えて、均一に混ぜ合わせます。河川堆積物とヨーグルトは、電気を生み出すことができる有機体として機能します。この生物学的燃料電池であるため、電流を一定に生成するためには、生物が生き残って継続的に電子を生成するための燃料が必要であり、したがって、この実験では15.5グラムのグルコースが使用される。リン酸緩衝液はこのウェブサイトhttp：//cshprotocols.cshlp.org/から作られた。好気室で、0.1Mリン酸緩衝液pH約6.2（1500mL）を添加し、リン酸緩衝液に約3.77mLのフェリシアン化カリウムを添加する。

電極&電圧計

次に、16ゲージの銅線を使ってそれぞれの端を剥がし、個々のストランドをカーボンクロスに通してメイク電極を作ります。電極が作られたら、それらが浸ることを確認しながら両方の容器に浸します。電極は、嫌気性チャンバーから好気性チャンバーへの電子の移動を促進して電流を発生させる。その後、剥がした銅線のもう一方の端を電圧計に取り付けることができます。黒のワニ口クリップは嫌気性チャンバー電極に取り付けられており、赤は電圧計に取り付けられている好気性チャンバー電極に取り付けられています。

ステップ3：結果

ＭＦＣを作動させた最初の１８時間の初期電圧の読みは、０．１１８から０．１９６の間であった。 ＭＦＣを始動してから５時間以内に０．１９６Ｖの高電圧に到達し、その後、１３６時間かけて０．１６３Ｖから０．１８５Ｖまで低下し安定した。次の15時間の運転中、MFC電圧は0.466Vから0.505Vの間で劇的に上昇しました。 ２回目の実行のために電圧が印加される直前に、約１５．５グラムのグルコースが嫌気性チャンバーに添加され、そして沈殿物およびヨーグルト全体にわたって均一に攪拌された。

グルコースの添加は、最初の電圧データ収集後の電圧出力を確実に増加させるのを助けた。最初の18時間の間に、電圧は最初の5時間の間に最大電圧0.196まで着実に増加し、それから降下して約0.163Vから0.185Vまで安定した。 １５．５グラムのグルコースの添加は、細菌からの電子の生成を容易にするのを助け、それでそれはそれから嫌気性（陽極）室から好気性室へ移されることができた。濃度に関しては、試料混合物の約１．１％のみがグルコースを含有し、これは試料混合物全体の合計サイズと比較してかなり小さい。より多くのグルコースが添加されれば、ＭＦＣがより高い電圧を生み出すであろうことは可能である。

問題

ＭＦＣ製造中に遭遇したいくつかの問題は、サンプルを容器に入れたときの塩橋の移動を含んでいた。一本のロープと電気テープを塩橋の両端に置いて、塩橋がPVCパイプから滑り落ちないようにしました。塩橋を通る​​嫌気性チャンバーから好気性チャンバーへの少量の拡散もあった。 2つのチャンバーがわずかに混ざってしまうため、これは不正確な結果を生む可能性があります。

ステップ4：結論

MFCの建設は、私たちが以前に行われた研究を通じて最善だと思った方法でそれを建設するという自由意志を持っていたという点でユニークなプロジェクトでした。私たちは微生物がどのように生命にとって不可欠であるか、そして今私たちはより技術的進歩のためにそれらを利用しています。明らかに私が生産した微生物燃料はサイズと電圧生産の点で小規模でしたが、さらなる研究でこの技術は将来非常に効率的になり、世界のエネルギー危機のいくつかを解決するのを助けると私は信じます。