이 과정은 박테리아가 유기물을 소비하고 신진대사를 통해 이를 분해하는 것으로 시작됩니다. 이 과정에서 박테리아는 부산물로 전자를 방출합니다. 이 전자는 박테리아와 접촉하는 MFC의 양극에 의해 포획됩니다. 전자는 MFC의 외부 회로를 통해 이동하고 결국 음극에 수용되어 산소와 결합하여 물을 형성합니다.
전반적인 화학 반응은 다음과 같이 단순화될 수 있습니다.
유기물 + 박테리아 → 전자(양극에 포획)
전자(외부 회로를 통해) → 음극 + 산소 → 물
이러한 전자 이동의 결과로 양극과 음극 사이에 전류가 생성됩니다. MFC의 전압 및 전력 출력은 박테리아 유형, 기질 농도 및 시스템 효율성과 같은 다양한 요소에 따라 달라집니다.
다음은 MFC를 사용하여 화학 에너지를 변환하여 전류를 생성할 수 있는 셀의 몇 가지 예입니다.
Shewanella oneidensis:이 박테리아는 높은 외전기 활성으로 인해 MFC에 일반적으로 사용됩니다. 쉬와넬라 종은 다양한 유기 화합물을 활용할 수 있으며 수생 환경에서 발견됩니다.
지오박터 설퍼리듀센스:또 다른 잘 알려진 외전기세균인 지오박터(Geobacter)는 전자를 전극으로 전달하고 아세테이트 및 젖산염과 같은 다양한 기질을 활용할 수 있습니다.
녹농균(Pseudomonas aeruginosa):녹농균(Pseudomonas) 종은 포도당 및 아세테이트와 같은 유기 기질을 사용하여 MFC에서 전기를 생성하는 능력을 보여주었습니다.
대장균(Escherichia coli):이전에 언급한 박테리아만큼 일반적으로 사용되지는 않지만 특정 대장균 계통은 외전기적 행동을 나타내도록 조작되었습니다.
이 세포는 세포외 전자 전달 과정을 통해 유기 화합물에 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 능력으로 유명합니다. 이 기능은 MFC가 유기 오염물질을 처리하는 동시에 전기를 생성할 수 있는 바이오에너지 생산 및 폐수 처리 응용 분야의 가능성을 열어줍니다.
