Processen börjar med att bakterierna konsumerar organiskt material och bryter ner det genom sin ämnesomsättning. Under denna process frigör bakterierna elektroner som en biprodukt. Dessa elektroner fångas sedan upp av MFC:ns anod, som är i kontakt med bakterierna. Elektronerna färdas genom MFC:s externa krets och accepteras så småningom av katoden, där de kombineras med syre för att bilda vatten.
Den övergripande kemiska reaktionen kan förenklas som:
Organiskt material + bakterier → Elektroner (fångade av anod)
Elektroner (genom extern krets) → Katod + Syre → Vatten
Som ett resultat av denna elektronöverföring genereras en elektrisk ström mellan anoden och katoden. MFC:ns spänning och uteffekt beror på olika faktorer såsom typen av bakterier, substratkoncentration och systemets effektivitet.
Här är några exempel på celler som kan omvandla kemisk energi för att skapa en elektrisk ström med hjälp av MFC:er:
Shewanella oneidensis:Denna bakterie används ofta i MFC på grund av dess höga exoelektrogena aktivitet. Shewanella-arter kan använda olika organiska föreningar och finns i vattenmiljöer.
Geobacter sulfurreducens:En annan välkänd exoelektrogen bakterie, Geobacter, kan överföra elektroner till elektroder och utnyttja olika substrat som acetat och laktat.
Pseudomonas aeruginosa:Pseudomonas-arter har visat förmågan att generera elektricitet i MFC:er med hjälp av organiska substrat som glukos och acetat.
Escherichia coli:Även om de inte används lika ofta som de tidigare nämnda bakterierna, har vissa stammar av E. coli konstruerats för att uppvisa exoelektrogent beteende.
Dessa celler är kända för sin förmåga att omvandla den kemiska energi som lagras i organiska föreningar till elektrisk energi genom processen för extracellulär elektronöverföring. Denna förmåga öppnar möjligheter för bioenergiproduktion och avloppsvattenreningstillämpningar, där MFC:er kan generera elektricitet och samtidigt behandla organiska föroreningar.
