微生物燃料電池的基本原理和應用

2021-02-08 AIpatent 前沿研發信息介紹平臺

1)  Logan BE: Exoelectrogemc bacteria that power microbial fuel cells. Nat Rev Microbiol, 7, 375-381 (2009)

2)  Claassens NJ, Sousa DZ，Dos Santos VA，de Vos WM, van der Oost J :Harnessing the power of microbial autotrophy. Nat Rev Microbiol,14, 692-706 (2016)

3)  Kouzuma A, Kasai T, Hirose A, Watanabe K • Catabolic and regulatory systems in Shewanella oneidensis MR-1 involved in electricity generation in microbial fuel cells. Front Microbiol, 6, 609(2015)

4)  Logan BE, Hamelers B, Rozendal R, Schroder U, Keller J, Freguia S, Aelterman P, Verstraete W, Rabaey K ：Microbial fuel cells ：methodology and technology. Environ Sci Technol, 40, 5181-5192 (2006)

5)  Lovley DR ：Electromicrobiology. Annu Rev Microbiol ，66, 391-409 (2012)

6)  Lovley DR，Holmes DE，Nevin KP : Dissimilatory Fe (Ⅲ) and Mn (IV) reduction. Adv Microb Physiol ，49，2l9-286 (2004)

7)  Shi L, Squier TC, Zachara JM, Fredrickson JK ：Respiration of metal(hydr) oxides by Shewanella and Geobacter ：a key role for multihaem c-type cytochromes. Mol Microbiol,65,12-20 (2007)

8)  Rodionov DA, Yang C, Li X, Rodionova IA, Wang Y, Obraztsova AY, Zagnitko OP, Overbeek R, Romine MF, Reed S, Fredrickson JK, Nealson KH, Osterman AL ：Genomic encyclopedia of sugar utilization pathways in the Shewanella genus. BMC Genomics,11,494 (2010)

9)  Hartshorne RS, Reardon CL, Ross D, Nuester J, Clarke TA, Gates AJ, Mills PC, Fredrickson JK, Zachara JM, Shi L, Beliaev AS, Marshall MJ, Tien M, Brantley S, Butt JN, Richardson DJ ：Characterization of an electron conduit between bacteria and the extracellular environment. Proc Natl Acad Sci USA, 106, 22169-22174 (2009)

10) Liu H, Newton GJ, Nakamura R, Hashimoto K, Nakanishi S ：Electrochemical characterization of a single electricity-producing bacterial cell of Shewanella by using optical tweezers. Angew Chem Int Ed Engl, 49, 6596-6599 (2010)

11) Newton GJ, Mori S, Nakamura R, Hashimoto K, Watanabe K ：Analyses of current-generating mechanisms of Shewanella loihica PV-4 and Shewanella oneidensis MR-1 in microbial fuel cells. Appl Environ Microbiol，75, 7674-7681 (2009)

12) Bond DR, Lovley DR：Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes. Appl Environ Microbiol,69,1548-1555 (2003)

13) Marsili E, Baron DB, Shikhare ID, Coursolle D, Gralnick JA, Bond DR ：Shewanella secretes flavins that mediate extracellular electron transfer. Proc Natl Acad Sci USA, 105, 3968-3973 (2008)

14) Freguia S, Masuda M, Tsujimura S, Kano K ：Lactococcus lactis catalyses electricity generation at microbial fuel cell anodes via excretion of a soluble quinone. Bioelectrochemistry, 76,14-18 (2009)

15) Hernandez ME, Kappler A, Newman DK ：Phenazines and other redox-active antibiotics promote microbial mineral reduction. Appl Environ Microbiol，70,921-928 (2004)

16) Turick CE, Tisa LS, Caccavo F Jr :Melanin production and use as a soluble electron shuttle for Fe (III) oxide reduction and as a terminal electron acceptor by Shewanella algae BrY. Appl Environ Microbiol,68, 2436-2444 (2002)

17) Coursolle D, Baron DB, Bond DR，Gralnick JA : The Mtr respiratory pathway is essential for reducing flavins and electrodes in Shewanella oneidensis.J Bacteriol, 192,467-474 (2010)

18) Mitchell AC, Peterson L, Reardon CL, Reed SB, Culley DE, Romine MR, Geesey GG ：Role of outer membrane c-type cytochromes MtrC and OmcA in Shewanella oneidensis MR-1 cell production, accumulation, and detachment during respiration on hematite. Geobiology,10, 355-370 (2012)

19) Gul MM, Ahmad KS ：Bioelectrochemical systems ：Sustainable bio-energy powerhouses. Biosens Bioelectron, 142,111576 (2019)

20) Shimoyama T, Komukai S, Yamazawa A, Ueno Y, Logan BE, Watanabe K ：Electricity generation from model organic wastewater in a cassette-electrode microbial fuel cell. Appl Microbiol Biotechnol, 80, 325-330 (2008)

21) De Schamphelaire L, Rabaey K, Boeckx P, Boon N, Verstraete W ：Outlook for benefits of sediment microbial fuel cells with two bio-electrodes. Microb Biotechnol,1,446-462 (2008)

22) Lefebvre O, Uzabiaga A, Chang IS, Kim BH, Ng HY : Microbial fuel cells for energy self-sufficient domestic wastewater treatment-a review and discussion from energetic consideration. Appl Microbiol Biotechnol, 89, 259-270 (2011)

23) Kim BH. Chang IS, Gil GC, Park HS, Kim HJ : Novel BOD (biological oxygen demand) sensor using mediator-less microbial fuel cell .Biotechnol Lett,25,541-545 (2003)

24) Wang HY，Bernarda A, Huang CY，Lee DJ，Chang JS ：Micro-sized microbial fuel cell: a mini-review. Bioresour Technol, 102, 235-243 (2011)

25) Wang H, Ren ZJ ：Bioelectrochemical metal recovery from wastewater ：a review. Water Res, 66, 219-232 (2014)

26) I§ildar A,van Hullebusch ED, Lenz M, Du Laing G, Marra A, Cesaro A, Panda S, Akcil A, Kucuker MA, Kuchta K ：Biotechnological strategies for the recovery of valuable and critical raw materials from waste electrical and electronic equipment (WEEE) - A review. J Hazard Mater, 362, 467-481 (2019)

27) Zhang Y, Angelidaki I ：Bioelectrode-based approach for enhancing nitrate and nitrite removal and electricity generation from eutrophic lakes. Water Res, 46, 6445-6453 (2012)

28) Salvin P, Roos C, Robert F ：Tropical mangrove sediments as a natural inoculum for efficient electroactive biofilms. Bioresour Technol, 120, 45-51 (2012)

29) Kouzuma A, Kaku N, Watanabe K : Microbial electricity generation in rice paddy fields : recent advances and perspectives in rhizosphere microbial fuel cells. Appl Microbiol Biotechnol,98, 9521- 9526 (2014)

30) Kaku N, Yonezawa N, Kodama Y, Watanabe K ：Plant/microbe cooperation for electricity generation in a rice paddy field. Appl Microbiol Biotechnol, 79, 43-49 (2008)

31) Ueoka N, Sese N, Sue M, Kouzuma A, Watanabe K ：Sizes of anode and cathode affect electricity generation in rice paddy-field microbial fuel cells, J. Sus. Bioenergy Syst, 6,10-15 (2016)

32) Yamashita T, Hayashi T, Iwasaki H, Awatsu M, Yokoyama H ：Ultra-low-power energy harvester for microbial fuel cells and its application to environmental sensing and long-range wireless data transmission. J.  Power Sources, 430, 1-11 (2019)

33) Miyahara M, Hashimoto K, Watanabe K. Use of cassette-electrode microbial fuel cell for wastewater treatment .J Biosci Bioeng, 115, 176-181 (2013)

34) Watanabe K: Recent developments in microbial fuel cell technologies for sustainable bioenergy. J Biosci Bioeng, 106, 528-536 (2008)

35) Logan BE, Rossi R, Ragab A, Saikaly PE ：Electroactive microorganisms in bioelectrochemical systems. Nat Rev Microbiol,17. 307-319 (2019)

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