Impression d’artiste de nanoparticules d’argent se connectant à une membrane bactérienne, ce qui a permis d’améliorer l’efficacité des piles à combustible microbiennes.
Les piles à combustible microbiennes sont une nouvelle technologie prometteuse pour produire de l’électricité, mais jusqu’à présent, elles souffrent d’inefficacité. Des chercheurs de l’UCLA ont trouvé un moyen d’en tirer plus d’énergie, en donnant aux bactéries de l’argent pour les rendre plus conductrices.
Certaines bactéries produisent des électrons dans le cadre de leurs processus métaboliques normaux, et les piles à combustible microbiennes en tirent parti pour générer de l’électricité. Il suffit de les cultiver sous forme de films sur des électrodes, de les nourrir de matières organiques, et voilà un dispositif qui produit de l’électricité tout en contribuant à l’assainissement des eaux usées. Du moins, c’est ainsi que cela fonctionnerait dans un monde idéal, mais l’obtention d’un rendement décent est restée frustrante.
Pour cette nouvelle étude, l’équipe de l’UCLA a donc cherché des moyens d’augmenter la quantité d’électricité produite. Les chercheurs ont commencé par une bactérie appelée Shewanella oneidensis, un microbe prometteur pour les piles à combustible qui se développe dans des environnements à faible teneur en oxygène. Il s’avère que son efficacité est limitée par les membranes de la bactérie, à travers lesquelles les électrons ont du mal à s’échapper.
Les chercheurs ont donc résolu ce problème en implantant des fils de transmission à l’intérieur de la bactérie. L’équipe a cultivé des bactéries Shewanella sur des électrodes faites d’oxyde de graphène dans lequel sont intégrés des ions d’argent. La bactérie réduit ces ions en nanoparticules qui sont incorporées à l’intérieur de ses cellules, ce qui permet à davantage d’électrons de s’échapper vers l’extérieur de ses membranes.
« L’ajout des nanoparticules d’argent dans les bactéries revient à créer une voie express dédiée aux électrons, ce qui nous a permis d’extraire plus d’électrons et à des vitesses plus rapides », explique Xiangfeng Duan, auteur correspondant de l’étude.
Selon l’équipe, grâce à ces améliorations, les bactéries acheminent désormais 81 % des électrons qu’elles produisent vers l’électrode. Cela génère une puissance de 0,66 milliwatts par centimètre carré, ce qui, selon les chercheurs, est de loin la densité de puissance la plus élevée pour une pile à combustible microbienne. Cette percée pourrait contribuer à rendre les piles à combustible microbiennes plus pratiques pour une utilisation dans le monde réel.
