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文档简介

微生物燃料电池

发展方向微生物燃料电池自身潜在的优点展示了其良好的发展前景，但作为电源应用于实际生产与生活还比较遥远。输出功率低制作成本高运行成本高发展前景若微生物燃料电池能降低成本和提高发电效率，将会为废水处理节省庞大的开支概述质子交换膜

电池构造：单池设计

生物阴极

4123发展方向质子交换膜实际情况减弱了微生物的活性和电子传播能力理想的质子交换膜应具有将质子高效率传递到阴极；阻止燃料(底物)或电子受体(氧气)的迁移微弱的质子传递能力改变了阴阳极的PH值阴极质子供给的限制影响了氧气的还原反应今后将设法提高质子交换膜的穿透性以及建立非间隔化的微生物单室设计

在电池的构造方面，现有的微生物燃料电池一般有阴阳两个极室，中间由质子交换膜隔开。这种结构不利于电池的放大。单室设计的微生物燃料电池将质子交换膜缠绕于阴极棒上，置于阳极室，这种结构有利于电池的放大，己用于大规模处理污水。单室设计单室产电机制

单室MFC省去了阴极室,物质(燃料)在单室阳极处被微生物氧化,电子由阳极传递到外电路到达阴极,质子转移到阴极处经过质子交换膜(或质子交换膜不存在)到达阴极,阴极暴露在空气中,氧气作为直接的电子受体。单室设计单室双室阳极和阴极距离较近,阴极传质速率得到提高，从而进一步提高MFC的电能输出。Descriptionofthecontents单室与双室微生物燃料电池的比较

优点是可以在阳极室和阴极室中分别设置参比电极,便于分别对阳极、质子交换膜

和阴极进行研究。但是,双室MFC由于阴极传质阻力较大,同时阴极室和阳极室间存在一定距离,其电阻较高,导致功率密度较低单室MFC的内阻小于双室MFC的内阻采用“二合一”、“三合一”膜或者采用无膜结构,其产生的阻力小于双室MFC中质子交换膜或盐桥产生的阻力,由此降低了分割材料产生的电阻。生物阴极

非生物阴极

传统的MFCs阳极具有微生物，而阴极则是非生物电极，属于半生物电池。Pt:

使用的最为广泛的高效催化剂，有研究表明，用Pt催化电极反应可以使MFC的产电性能提高近4倍。价格昂贵，不适宜长期使用。过渡金属：电子传递性能和输出电压都有明显的提升。成本高、稳定性差、也容易造成催化剂污染。生物阴极

好氧型生物阴极MFC中常用的就是氧气，因其在空气中含量较高，使用也很方便，直接在阴极曝气。研究者发现长满生物膜的不锈钢阴极能够还原氧气，提高电池性能，最大功率密度达到320mW/㎡。当去除生物膜后功率密度会显著下降，从原来的270降到了2.8，这就证明生物膜对氧气还原有着明显的催化作用。其次，二氧化锰也能作为直接的电子受体，在MFC的阴极表面沉积一层MnO2，利用MnO2的电化学还原和生物再氧化过程，在MFC中首次实现了生物阴极过程阴极发生的反应可以分为两步：三价铁为直接的电子受体，生物阴极

厌氧型生物阴极在厌氧条件下，许多化合物，如硝酸盐、硫酸盐、尿素和二氧化碳等都可以作为电子受体。利用厌氧生物阴极代替需氧生物阴极的一大优势是可以阻止氧通过PEM扩散到阳极，防止氧气消耗电子导致库伦效率下降。目前研

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