自支撑镍钴合金嵌入碳纳米纤维增强碱性介质中水分解反应

本文创新性地研究了可再生能源振荡电压对微生物电化学系统(MESs)中CO2甲烷化的影响。研究发现，正弦电压会抑制产甲烷菌（Methanosarcina barkeri）生物膜形成，通过改变阴极表面Na+浓度和pH值，显著降低电子转移酶活性和相关基因表达，导致CH4产率从59%降至37%。该研究为优化可再生能源存储技术提供了关键见解。

　　

研究亮点

本研究首次揭示了正弦电压对微生物电化学系统(MESs)中CO₂甲烷化的抑制作用机制。通过单菌种（Methanosarcina barkeri）阴极实验，发现电压振荡会导致"双刃剑"效应：虽然能提升平均电流密度，但会引发阴极表面"离子风暴"（Na⁺浓度激增和pH升高），进而破坏产甲烷菌的能量代谢平衡。

结论

与稳定电压相比，正弦电压产生的"过山车式"电位波动（-4.0至-1.0 V）虽然带来了更高的平均电流密度和氢气生成速率，但过度消耗H⁺导致阴极表面形成"碱性牢笼"。这种极端环境使产甲烷菌难以通过质子泵（proton pumps）获取能量，最终导致电子转移酶活性"瘫痪"和相关基因表达"罢工"。研究强调电压稳定性控制对实现CO₂可持续转化的重要作用，为未来"绿电-生物甲烷"转化技术提供了关键调控靶点。