哈尔滨工业大学/东北林业大学：闪蒸焦耳加热合成HEO/碳管复合阳极，实现3.76W/m²高功率MFC

背景：微生物燃料电池（MFCs）是一种碳负性技术，可用于有机废弃物能源回收，但其实际应用受限于微生物-阳极界面胞外电子转移效率低下。传统电极材料存在电子结构不匹配、活性位点不足等问题。高熵氧化物因其构型熵调控的电子结构和多阳离子协同效应，在优化生物电催化界面方面具有潜力，但其在MFC中的应用尚处起步阶段。研究目的：本研究旨在通过闪蒸焦耳加热技术，在垂直排列的Fe、N掺杂碳纳米管上原位锚定五元高熵氧化物纳米颗粒，构建HEO/Fe, N-CNTs/CC复合生物阳极，以提升MFC的电子传递效率和功率输出。结论：所制备的复合阳极结合了碳纳米管的高导电性和高熵氧化物的赝电容特性，实现了创纪录的3.76 W m⁻²功率密度和91.52%的COD去除率。通过熵工程拓宽了导电带、增强了细胞色素吸附、缩短了电子隧穿距离，并引导了Geobacter菌群的定向富集，构建了直接与间接并行的电子传递通路，为下一代生物电化学系统提供了新范式。