該課題組的研究成果《一種實現同步電能回收和污染物去除的生物陰極耦合光催化燃料電池》最近被環(huán)境領域著名國際期刊《環(huán)境科學與技術》發(fā)表。該論文的新穎性和重要性得到審稿人充分肯定，被期刊選為亮點文章重點推薦。
相關研究表明，當能量大于或等于禁帶寬度的光照射到半導體光催化劑表面時，其導帶和價帶分別產生光生電子和光生空穴，其中空穴是強氧化劑，可以氧化幾乎所有有機物，而光生電子是強還原劑，可以通過外電路傳遞到陰極。
光催化燃料電池就是基于光催化材料的光電轉化特性，同步實現污染物的降解和電能回收的裝置。通常為了獲得較高的空穴/電子分離效率，陰極催化劑多選用貴金屬催化劑或過渡金屬催化劑，這類催化劑價格昂貴，催化性能也容易因使用過程中的催化劑團聚、流失、中毒等降低，使用壽命較短。
馮玉杰教授課題組獨辟蹊徑，將具有電化學活性的好氧生物膜作為陰極催化劑，構建了新穎的生物陰極耦合光催化燃料電池系統(tǒng)。該好氧生物陰極可以從廢水中富集得到，并以污染物為營養(yǎng)物質增殖，在生長代謝的同時催化陰極反應，具有廉價、穩(wěn)定、可再生的特點，而且利用微生物的代謝過程實現污染物質的轉化和去除。
與此同時，該課題組在研究過程中還首次發(fā)現，光電路的介入，可以有效提高微生物催化燃料電池陰極點位，從而使得陽極生物催化效率提高近兩倍，為該技術應用于生物難降解物質的轉化提供了又一新思路。
此外，課題組經研究發(fā)現，同時發(fā)生的微生物代謝過程與陰極催化過程之間存在著復雜的關系，生物陰極的催化活性受到微生物代謝活性的制約，同時又對代謝過程有一定的反作用，這表明微生物可能利用胞外電子為能量來源進行生長代謝。
