پژوهشگران چینی موفق شدند با تقویت ساختار نوعی اسفنج طبیعی با نانوذرات کربنی، از آن به‌عنوان آند در پیل سوختی میکروبی استفاده کنند. این اسفنج از لوفا که نوعی خیار محلی است به‌دست می‌آید.
ساخت نانوالکترود پیل سوختی میکروبی از نوعی میوه گرمسیری
انواع مختلفی از پیل‌های سوختی وجود دارند که برحسب نوع سوخت واکسیدان، موارد مصرفی متفاوتی دارند. در پیل‌های سوختی هیدروژنی، از هیدروژن به‌عنوان سوخت و از اکسیژن به‌عنوان اکسیدان استفاده می‌شود. در پیل‌های میکروبی از باکتری‌ها برای تجزیه پساب‌ها استفاده می‌شود.
در پیل‌های میکروبی، آند موجب انتقال الکترون شده و نقش مهمی در کارایی پیل دارد. افزایش مساحت سطحی آند می‌تواند منجر به افزایش کارایی پیل شود. اخیرا آند اسفنجی جدیدی ساخته شده‌است که کارایی این پیل‌ها را افزایش می‌دهد.
این آند اسفنجی دارای حفره‌های میکرومقیاس بوده بنابراین باکتری‌ها به راحتی می‌توانند از میان آن عبور کنند به همین دلیل طول عمر آن بالاتر از آندهای معمولی است. در این آند سطوح نانومقیاس به یکدیگر متصل شده و ساختار حفره‌دار سه بعدی ایجاد می‌کند. این گروه تحقیقاتی از لوفا (گونه‌ای خیار درختی که در مناطق گرمسیری رشد می‌کند) ساختار اسفنجی شکل طبیعی به‌دست آوردند که می‌تواند نقش آند را در پیل‌های سوختی میکروبی ایفا کند. این ساختار اسفنجی به‌صورت رایج برای تمیز کردن آشپزخانه و حمام استفاده می‌شود اما این گروه تحقیقاتی، از آن برای ساخت آند استفاده کردند. مزیت این کار آن است که می‌توان با هزینه بسیار کم، آند با کارایی بالا تولید کرد. این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان “Nanostructured Macroporous Bioanode Based on Polyaniline-Modified Natural Loofah Sponge for High-Performance Microbial Fuel Cells” در نشریه Environmental Science & Technology به چاپ رساندند.
شونگی ژو استاد موسسه گوانگدونگ می‌گوید: اسفنج لوفا دارای ساختار سه بعدی حفره‌داری است که مساحت سطحی بسیار بالایی دارد. باکتری‌ها به راحتی از این ساختارها عبور می‌کنند. زمانی که نانوذرات کربنی تقویت شده با نیتروژن به درون این ساختار اسفنجی تزریق می‌شود؛ با انجام این کار، عملکرد پیل، بهبود محسوسی پیدا می‌کند.
برای ساخت این الکترود، محققان اسفنج لوفا را در کوره با دمای ۹۰۰ درجه قرار داده تا کربنیزه شود سپس به آن نانوذرات کربنی تقویت شده با نیتروژن اضافه می‌شود تا در نهایت اسفنجی حاوی نانوذرات پلی‌آنیلین تشکیل شود.
نانوذرات موجب تسهیل حرکت الکترون‌ها میان باکتری و الکترود می‌شود که این کار دانسیته جریان را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد.
