[发明专利]枯草芽孢杆菌菌株及其在微生物发电中的应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种新的枯草芽孢杆菌菌株及其在微生物燃料电池和微生物发电中的应用。

【背景技术】

随着全球气候变暖和化石燃料耗竭等问题的日益严峻，可替代能源和可再生能源的研究受到越来越多的重视。近年来，一种直接能将化学能转化为电能的发电装置——微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC），以其特有的优点，逐渐成为新兴能源领域的研究热点。MFC将微生物技术与电池技术相结合，利用微生物作为催化剂将有机物中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有发电与废弃物处置双重功效。除高浓度有机废水外，MFC还能以生活污水等污染物作为燃料发电。MFC的基本原理是：有机物作为燃料在厌氧阳极室中被微生物氧化，产生的电子被微生物捕获并传递给电池阳极，电子通过电路到达阴极，从而形成回路产生电流，而质子通过交换膜到达阴极，与氧反应生成水。

MFC功率密度比其他类型燃料电池功率密度低，目前其研究还处于实验室水平或小试水平。MFC的产电性能受到多种因素的影响，包括电解液的组成及pH值，电极面积大小及电极间距，质子交换膜大小及类别等，尤其阳极室采用的生物催化剂类型，即产电微生物类型，对其产电性能的影响更显著。如Logan等研究显示阳极室细菌的种类不同，MFC产生的功率密度也不同（Logan B,Cheng S,Watson V. Graphite fiber brush anodes for increased power production in air-cathode microbial fuel cells.Environ.Sci.Technol,2007,41(9):3341-3346.）。因此，提高产电微生物的产电性能成为亟待解决的问题。

细菌通过添加中间体或者自身产生中间体传递电子到阳极从而产生电流，目前只有少数关于自身生成中介体胞外产电菌的产电研究，其中主要集中于两类异化金属还原菌（Shewanella和Geobacter），均属于严格厌氧菌，对实验条件要求苛刻，离大规模应用仍有较大差距。现有技术中未见兼性厌氧菌具有产电活性的报道。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于提高产电微生物的产电性能，并改善厌氧实验条件。

为此，本发明提供一种枯草芽孢杆菌菌株（Bacillus subtilis），所述菌株为MMR-1，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期：2012年11月22日，保藏号：CGMCC No.6871。

进一步地，所述菌株的16S rRNA基因序列为SEQ ID No.1。

本发明提供了一种细菌株系的生物学纯培养物，具有保藏号为CGMCC No.6871的枯草芽孢杆菌菌株MMR-1的所有鉴定特征。

本发明另外提供了上述枯草芽孢杆菌菌株或上述生物学纯培养物在微生物发电中的应用。

本发明还提供了一种微生物燃料电池，所述微生物燃料电池的产电微生物为上述枯草芽孢杆菌菌株或上述生物学纯培养物。

优选地，所述产电微生物的电子供体为葡萄糖、乙酸钠、甘露醇或污水中的有机物。

优选地，所述微生物燃料电池包括阳极室、阴极室和外电路三部分，所述阳极室包含阳极液、阳极和产电微生物。

优选地，所述阳极液为添加碳源的蓝藻培养基、肉汤培养基或污水。

优选地，所述微生物燃料电池的阴极为Pt/C催化的空气阴极。

本发明的枯草芽孢杆菌菌株为兼性厌氧菌，具有产电性能，扩大了产电微生物的范围，同时，利用所述枯草芽孢杆菌菌株制备微生物燃料电池可改善厌氧实验条件。以污水作为阳极液，所述枯草芽孢杆菌分解污水中的有机物，不仅实现了将化学能转化为电能，同时实现了污水净化处理。

【附图说明】

图1是实施例1中阳极碳纸扫描电镜图。

图2是MMR-1菌株系统发育树图。

图3是实施例2的微生物燃料电池电压和功率输出随时间变化图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。