據(jù)介紹，微生物電催化過程是電能細胞借助細胞充放電等與外界環(huán)境進行雙向電子和能量交換過程，其在能源、環(huán)境、化工、軍事等領域具有廣泛應用前景。這一過程可實現(xiàn)環(huán)境能源領域“變廢為寶”應用，比如促使有機廢棄物降解和電能回收的微生物燃料電池、用于處理畜牧業(yè)、釀造業(yè)及食品加工業(yè)廢水制氫的微生物電解池、用于還原二氧化碳，合成高附加值精細化學品的微生物電合成等。

以電能細胞為主導的微生物電催化系統(tǒng)(微生物產(chǎn)電、微生物電合成、微生物非平衡電發(fā)酵等)，作為一種新型綠色新能源生產(chǎn)方式正嶄露頭角。目前，細胞電子傳遞效率過低，成為限制電能細胞微生物產(chǎn)業(yè)化應用的最大瓶頸。如何利用電能細胞高效率發(fā)電，成為科學家們迫不及待想要解決的難題。宋浩團隊采用合成生物學模塊化工程改造細胞策略，對希瓦氏菌進行了系統(tǒng)的代謝優(yōu)化與重構(gòu)，改造了其遺傳基因。“我們發(fā)現(xiàn)電能細胞內(nèi)‘電子池’的容量大小是限制胞外電子傳遞速率的關鍵因素。”宋浩將細胞的電子載體NAD+比作細胞內(nèi)部“電池”，其容量大小直接影響細胞的產(chǎn)電效率。實驗還證明，通過提高胞內(nèi)電子載體NAD+總量，強化底物消耗速率，可顯著提升細胞電子傳遞速率，進而可刺激電能細胞微生物更加高效地“投入工作”。