绿色能源创造者「微生物燃料电池」.ppt

绿色能源创造者微生物燃料电池,作者：研发埠 更新时间：2014-3-18,资讯： 世界上首台光电微生物燃料电池收音机诞生 微生物燃料电池助废水变能源 微生物燃料电池：实现尿液为手机充电 Plant-e计划：植物-微生物燃料电池 微生物燃料电池发展简史 微生物能源技术国际研讨会5月于西安召开,问答： 微生物燃料电池的工作原理？ 微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂（一般为氧气）在阴极得到电子被还原与质子结合成水。 微生物燃料电池的功率密度计算 微生物燃料电池的功率密度大多数都是用阳极面积或体积来计算，为什么不用阴极？可不可以用阴极的来计算？ 阳极是产电区，是电子产生的地方，阴极的电子是通过导线将阳极电子传递过来的，所以通常用阳极面积来计算。,影响微生物原料电池功率的因素？ 使用微生物燃料电池产生的功率大小依赖于生物和电化学这两方面的过程。 1.底物转化的速率 受到如下因素的影响，包括细菌细胞的总量，反应器中混合和质量传递的现象，细菌的动力学（p-max细菌的种属特异性最大生长速率，Ks细菌对于底物的亲和常数），生物量的有机负荷速率（每天每克生物量中的底物克数），质子转运中的质子跨膜效率，以及MFC的总电势。 2.阳极的超极化 一般而言，测量MFCs的开放电路电势（OCP）的值从750mV798mV。影响超极化的参数包括电极表面，电极的电化学性质，电极电势，电极动力学以及MFC中电子传递和电流的机制。 3.阴极的超极化 与在阳极观测到的现象相似，阴极也具有显著的电势损失。为了纠正这一点，一些研究者们使用了赤血盐（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血盐并不是被空气中的氧气完全重氧化的，所以应该认为它是一个电子受体更甚于作为媒介。如果要达到可持续状态，MFC阴极最好是开放性的阴极。,微生物燃料电池中钛网的作用是什么？ 钛网做的电极一般应用在空气阴极上，因为空气中的氧做电子受体，是气相向液相的传递，传质阻力大，所以要用钛网进行催化，促进两相的传递。 钛网作为导电材料，其表面会形成氧化膜吗？氧化膜对其导电性有什么影响？ 会的，氧化膜使其导电性降低，生物相容性升高。 微生物燃料电池测内阻时，串联外电阻后电压变化不明显是什么原因？ 测之前断开电池半个小时，电压表测电阻箱两端电压。最开始电压可能变化不明显，但是电阻变化了的，算出来的功率密度是改变的。 微生物燃料电池在开始进行操作前，是否需要将阳极放置含菌的阳极液 中培养一段时间再进行测量？ 是的，需要细菌驯化。电压稳定后，两三个循环之后就可以测试了。驯化一般需要一个月左右。,双室微生物燃料电池在启动过程中，阳极会产生好多气体，压力上升，交换膜也被压力压变形了，怎么办？ 产生的气体是CO2, CH4。batch的anode不应该完全封闭, 你可以接一个充有氮气的气球来平衡压力。 混菌微生物燃料电池如何增大电压输出？ 用混菌做双室微生物燃料电池的接种菌，乙酸钠为燃料，外接1000欧姆 的电阻，但输出电压最大只有0.143V。请问如何增大该电池的电压输出？ 阴极是空气的话，用铁氰化钾、高锰酸钾之类的，电压就会高很多。,做单室的圆柱形微生物燃料电池，用石墨毡做电极，阳极放在底部，阴极放在表面，请问如何固定电极？ 自己动手做个支架，比如用那种粗的铜电线窝个架子，把你的正负极隔开到圆柱形的两端，然后分别接电源的正负极就可以了。 微生物燃料电池阳极适合处理低COD的污水，那么它的阴极是否可以考虑高浓度的污染物呢？ 这个是不行的，因为生物燃料电池阴极发生的是还原反应。一般有机物都是氧化反应（当然个别的先发生还原反应，而后还需要氧化），生物阴极一旦可以被氧化的有机物含量过高，自养菌就被灭了，产电也就终止了。所以在生物阴极应该慎重考虑污染物的降解。,请问给微生物燃料电池提供恒定电压可以用什么仪器？ 直流电源还是恒电位仪？ 两者都可以，恒电位仪就是电化学工作站，功能更多，所以如果预算不是问题建议买后者。 做电极上微生物菌群多样性分析，就是PCR-DGGE，做的时候怎么将电极上的菌群取下来？ 剪一片碳纸下来, 提取DNA, 不会破坏反应器, 就是毁一片电极. 想组装一个藻（蓝细菌）电池，但是藻在电极上的粘附是个大问题。 手头有nafion，有人试过把藻/菌粘在电极（碳布）上吗？粘好了后， 菌/藻在电极上能长期存活并工作吗？ 见过一篇文章, 把细菌“coat“在电极上, 还能活并且工作；也可以用碳布做电极, 藻会长在上面, 但好象长在玻璃壁上的更多；以前听Logan那边有个博士生做的是用打印机把细菌均匀打印在碳纸上，好像就是改装的打印机；另外也可以试试用海藻酸钠固定细菌泡在有机溶液中，能产生明显的菌落，说明活性不受影响。,文库： 人体微生物发电 尽管利用人体自身微生物发电还只是设想,但它拓宽了应用微生物燃料电池供电的思路。让我们想象一下,每家每户都可以有一个自己的微生物燃料电池发电站,一方面处理生活垃圾和生活污水,另一方面产出电能供我们生活所需。“年轻的研究生杜方舟在TED的“创意无疆“大会上侃侃而谈。 废水处理新理念_微生物燃料电池技术研究进展.pdf 近年来微生物燃料电池技术在国外接连取得突破性研究成果,并迅速成为新概念废水处理的热点。介绍了微生物燃料电池技术的原理和特点,系统综述了该项技术的研究进展,重点总结了在产电菌、系统构型与材料研究等方面的最新研究成果,分析了存在的问题,在此基础上指出微生物燃料电池技术研究的重点突破方向。,“三合一”微生物燃料电池的产电特性研究.pdf 为了降低内阻,尽可能提高微生物燃料电池的输出功率,提出了一种将阳极、质子交换膜和阴极热压在一起的“三合一”膜电极形式的微生物燃料电池,并考察了其在接种厌氧污泥条件下对乙酸自配水的产电特性. 该“三合一”电池在稳定运行条件下电池内阻约为1030,远低于现已报道的其它形式的微生物燃料电池的内阻. 目前该“三合一”型微生 微生物燃料电池构造研究进展.pdf 微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)的研究在近几年获得了快速发展.产电微生物在厌氧条件下氧化底物释放电子和质子,电子通过导线传递给阴极,从而在外电路中形成电流,而质子通过质子交换膜进入阴极与电子和氧气结合生成水.微生物燃料电池的研究与应用开发涉及到从微生物、电化学到材料学和环境工程等科学领域,微生物燃料电池生物膜阳极导电性建模(Conduction-based modeling of the biofilm anode of a microbial fuel cell).pdf 通过3步形成了生物膜的动力学、一维、多样性模型，之后再通过电子供体浓度和电位研究了生物膜的双限性，从而进一步完善了该模型。 直接微生物燃料电池的构建及初步研究.pdf 利用Geobacter metallireducens 能够以Fe(OH)3 固体作电子受体进行呼吸的特性，用其构建直接微生物燃料电池，初步考察了产电情况和产电原理. 实验证明，Geobacter metallireducens 直接微生物燃料电池的电能产出主要依赖于吸附在电极上的细菌. 燃料醋酸钠可以完全氧化至CO2，反应结束后其浓度低于检测下限(10 mol/L). 电子回收率达80%，电流密度达704.4 mA/m2. 双室微生物燃料电池的建模及仿真(Modelling and simulation of two-chamber microbial fuel cell).pdf 通过建模模拟微生物燃料电池的一系列稳态及动力学行为。,基于糖份的微生物燃料电池的结构研究(英文).pdf 关于微生物燃料电池底物的研究进展.pdf 近年来,微生物燃料电池已引起了广泛关注,它将低能量废水和木质纤维素生物质等有机废物转化为电能。在将来,微生物电能将成为一种重要的生物能源,因为微生物燃料电池提供了一种复合有机物和可再生生物能源中提取电能的可行性。人们研究了许多物质,以考察其是否能作为微生物电能转化的底物。这些物质包括人工的和天然废物,以及木质纤维素生物 微生物燃料电池表观内阻的构成和测量.pdf 将微生物燃料电池内部各种阻力用表观内阻统一表征，在建立其等效电路的基础上将表观内阻分为欧姆内阻和非欧姆内阻两部分。通过稳态放电法测量微生物燃料电池表观内阻，在改变外电阻后稳定时间需要60s以上方能保证测定准确性，通过稳态放电法测定一室型微生物燃料电池的表观内阻为289，当外电阻等于表观内阻时微生物燃料电池对外输出功率,无介体微生物燃料电池研究进展.pdf 介绍微生物燃料电池特点,综述相关的研究进展。从深海沉积物中分离到微生物Rhodoferaxferrireducens、Geobactermetallireducens和Geobactersulfereducens在分解有机底物(海底沉积物、葡萄糖、废糖蜜)进行自身代谢过程中,易在固体表面吸附成膜,无需介体可直接将电子传递到电池的阳极。能量转换为电能的效率大于70%,电流密度为30mA/m2,电池输出功率密度达到3W/m2(0.2V)。 无介体微生物燃料电池的研究(英文).pdf 基于膜电极的质子交换膜微生物燃料电池.pdf 通过采用传统电化学燃料电池的技术和材料,以寻求提高微生物燃料电池的电流密度,制作基于膜电极的微生物燃料电池。通过构建温控压力机,制作了一系列膜电极(MEA),并对作为正极的多种碳材料进行了筛选。使用定制的玻璃微生物燃料电池来放置膜电极和培养Geobacter sulfurreducens,对产生的电流进行评价。,低电位泡沫石墨改性阳极及其在海底微生物燃料电池中的应用.pdf 泡沫石墨是一种新型阳极材料,对其进行改性是提高海底微生物燃料电池性能的重要途径之一。本文研究了混酸改性泡沫石墨阳极及其电化学性能。研究表明:改性后泡沫石墨表面生成羟基、羧基等含氧官能团;改性阳极接触角降低了24.5,润湿性提高,有利于微生物附着;交换电流密度达到6760.8 mA/m2,动力学活性提高了53.7倍。 微生物燃料电池和废水厌氧生物处理结合的探讨.rar 本文介绍了微生物燃料电池的发展历程和最新研究进展。文中尝试将分体式微生物燃料电池与实际的污水厌氧生化处理工程相结合，探讨其可行性及应注意的问题，并提出了未来发展的方向。文中分别从分体式微生物燃料电池的阴极部分、连接部分和阳极部分进行实验研究。(1)阴极部分。实验讨论了二氧化铅电极的制作方法并进行比较，最终通过实验综合出,PH值和电极几何外形对微生物燃料电池行为影响评估建模(Model based evaluation of the effect of pH and electrode geometry on microbial fuel cell performance) 通过建模评估PH值和电极几何外形对微生物燃料电池行为的影响。 双室无介体型微生物燃料电池在BOD传感器中的研究初探.rar 有机污染是水体污染的一个主要方面,生化需氧量(BOD)是表征水体有机污染的重要指标之一。准确快速的测定水体BOD是环境监测领域的一个难题,现有的BOD一些检测方法虽然有时能够完成