正负极互换式小球藻光合微生物燃料电池性能

交替利用小球藻的光合作用和呼吸作用,设计、搭建了正负极交替互换式微藻燃料电池模型,考察了该电池的启动时间,产电性能与燃料（还原糖）浓度、温度等影响因素的关系,最后探讨了该电池的产电机理。结果表明：电池构建成功并产电,启动电池时间大约400 min。运行过程中,还原糖浓度变化在4.38~6.0 g/L时,电压保持稳定。在45~50℃范围内,该电池表现出良好的工作性能,输出电压达到550 m V。电池经过多次正负极交换后,电压绝对值呈循环变化趋势。碳毡电极表面可见明显的小球藻生物膜,据此推测,生物膜上产生的电子通过电极直接经外电路传递到阴极,而阴极则如设计,小球藻光合作用产生的氧气接收电子。建议可提高小球藻在电极表面形成生物膜的速度来提高电池的性能。

利用小球藻构建微生物燃料电池

利用分离的小球藻(Chlorella vulgaris)构建了光合微生物燃料电池,考察了小球藻加入阴阳极和以废水为底物的电池产电性能及机理.结果表明,构建的微生物燃料电池是可行的,电能输出主要依赖吸附在电极表面的藻,而与悬浮在溶液中的藻基本无关.光照是该燃料电池电压变化的主要影响因素之一.在阴极室中添加铁离子,通过其二和三价间的循环转化,提高电子的传递速率,加快质子和氧气的反应,电池的输出功率密度达到11.82mW/m2,COD去除率达到40%.这种电池将化学能、光能转化为电能的同时可处理污水并回收小球藻.

小球藻微生物燃料电池产电性能研究及机理分析

利用小球藻生物膜阳极构建光合藻微生物燃料电池(PAMFC),以0.1mol/L的铁氰化钾溶液作为阴极液,外电阻为1000Ω,光照强度为12000lx,温度为25℃,可以得到250m V的稳定输出电压,最大功率密度为80.22m W/m2,内阻为550Ω。微藻挂膜效果、光照强度是影响小球藻MFC产电的主要因素,实验推断藻的呼吸作用和光合作用中产生的电子均可以被传递到阳极产电,并且呼吸电子传递链比光合电子传递链有更高的电子传出效率。

螺旋藻光合微生物燃料电池产电性能的研究

将微藻与微生物燃料电池(简称MFC)相结合,可以将太阳能转化成电能,这是一种可再生、稳定、高效的产能方式。本论文主要研究了螺旋藻作为MFC阳极产电微生物,以碳酸氢盐或葡萄糖作为底物的产电性能,并通过改变光照强度等条件,探讨影响微藻MFC产电性能的主要因素。以0.1mol/L的铁氰化钾溶液作为阴极液,外电阻为1000Ω,光照强度为12000lx,温度为28℃或30℃,进行电池的运行。螺旋藻MFC可以得到200mV的稳定输出电压,最大功率密度为41.33mW/m2,内阻为2000Ω。研究发现,螺旋藻MFC产生的电压主要依赖于生物膜上的藻,而与悬浮在阳极液中的藻无关。光照强度是影响产电的最主要因素之一,藻的输出电压随着光暗周期的变化表现出明显的周期性。

光合微生物燃料电池处理餐厨沼液的性能研究

采用小球藻作为双室光合藻微生物燃料电池(PAMFC)的阴极以提供电子受体,实现污水处理和能量回收的双重目的.研究生物阴极接种方式和光照条件对生物产电性能和餐厨沼液废水处理效果的影响,并通过循环伏安法(CV)研究PAMFC电极极化和产电机制.结果表明:微藻生物膜阴极PAMFC污染物去除和产电性能表现优于对照组,COD,TN和TP去除率最高可达82.4%,54.5%和82.3%,开路电压和最大功率密度分别达603.0mV和41.5mW/m^2.污染物去除主要在阳极发生,但阴极能够还原去除来自阳极的铵根离子,且阴极反应产生氧气作为阳极的电子受体,增大系统电流,提高了阳极处理效率.持续光照下,PAMFC产电性能和污染物去除率略高于间歇光照,但是间歇光照可以避免阳极基质不足时阴极光饱和和氧饱和情况,更符合连续运行要求.PAMFC阴极的CV曲线显示,具有微藻阴极的实验组输出电压更大,还原峰更高,功率密度更强,但需注意长期运行时微藻生物膜增厚影响氧传质效率的问题.

集胞藻PCC-6803催化的光合微生物燃料电池性能研究

以集胞藻PCC-6803(Synechocystis PCC-6803)为阳极催化剂搭建直接利用太阳能的双室H-型光合微生物燃料电池(PMFC),通过极化曲线法、交流阻抗法、循环伏安法等电化学方法,开展电极面积比、质子交换膜、内阻等因素对光合微生物燃料电池产电的影响研究。试验结果显示:在PMFC运转过程中,其输出功率稳定,且达到的最大功率密度为72.3 mW/m2;阴阳极面积大小对PMFC产电性能没有显著影响,说明双室光合微生物燃料电池中,质子交换膜传递质子的速率较慢,限制了PMFC发电效能的提高。PMFC启动后,随着生物膜的增长,其欧姆内阻、极化内阻、总内阻都呈现下降的趋势,且欧姆内阻下降的速率小于极化内阻,从而使欧姆内阻占总内阻的比率变大,进一步说明质子交换膜传递质子的速率是限制PMFC发电的关键因素。

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

本文研究了废水中氮磷浓度和阳极氧化对微藻生长的影响,同时还探讨了微生物燃料电池对猪场废水中COD、氨氮和总磷的去除效果。微型燃料电池可以在发电和处理生猪废水的同时捕获微藻,实现生猪废水的回收利用。

美国开发出实用的微生物燃料电池

目前全世界正面临着能源危机，科学家们正在寻找化石燃料可能的替代能源。美国威斯康星一麦迪逊大学的一个交叉学科研究小组正在研究通过细菌的光合作用产生持续电流的技术。

美国开发出实用的微生物燃料电池

目前全世界正面临着能源危机，科学家们正在寻找化石燃料可能的替代能源。美国威斯康星一麦迪逊大学的一个交叉学科研究小组正在研究通过细菌的光合作用产生持续电流的技术。该校土木与环境工程教授Daniel Noguera说：“尽管有一些研究小组一直在研究微生物燃料电池，但是之前它还只处于实验室研究阶段。但是现在微生物燃料电池的研究已经逐渐成形．有望成为一种替代能源。”

纳米Al2O3介导的固定化小球藻燃料电池产电性能分析

采用纳米Al2O3-海藻酸钠联合固定化制备小球藻胶球,并应用于微生物燃料电池阴极,以提供电子受体,考察电池的产电性能。研究结果表明:加入纳米Al2O3能提高海藻酸钠固定化小球藻胶球的比表面积,使固定化小球藻阴极MFCs输出电压由0.113 V提高到0.173 V,且电池的输出电压随着胶球粒径的减小和加入量的增加而提高,光照可降低MFCs内阻,提高产电性能。

两种电子供体对光合藻类微生物燃料电池产电性能及小球藻生长的影响

通过构建光合藻微生物燃料电池(PAMFC),研究了分别以乙酸钠或葡萄糖作为唯一电子供体时,对PAMFC的产电性能及其中小球藻生长的影响。结果表明,在外电阻为1 000Ω时,以乙酸钠为电子供体的PAMFC最大输出电压是285 m V、最大输出功率为3.42 m W/m2;以葡萄糖为电子供体的PAMFC最大输出电压是247 m V、最大输出功率为2.68 m W/m2。同时,分别以乙酸钠或葡萄糖为电子供体的PAMFC中小球藻生长所达到的生物量分别是1.8 g/L和1.26g/L,而对照组中的小球藻生物量仅为0.83 g/L。简单电子供体的电池性能优于复杂电子供体,同时更能促进PAMFC中阴极光合藻生长,使电池阴极得以固定更多阳极所排放的二氧化碳。

小球藻生物阴极型微生物燃料电池的基础特性

利用自行设计的阴极管状光生物反应器式微生物燃料电池(MFC)作为实验模型,考察了阴极室投加小球藻后不同光暗周期下电池的产电、阴极溶氧及阴极藻的生长情况.结果表明,阴极投加小球藻后,电池产电性能明显提高,光暗间歇组最大功率密度为24.4mW/m2,持续光照组最大功率密度为27.5mW/m2.阴极溶氧及电化学分析证实溶氧是影响电压变化的主要因素,持续光照组溶氧较稳定,但比光暗间歇组光照阶段溶氧水平低;MFC阴极室培养小球藻不会对其造成毒害,光暗间歇时小球藻生长较好.运行小球藻生物阴极型MFC采用光暗间歇培养较好,并可适当延长光照时间.

光合产氢-微生物燃料电池耦合系统的能量回收与废水处理特性

本文构建了由生物膜光合产氢反应器和单室无膜空气阴极微生物燃料电池组成的耦合系统,以葡萄糖溶液为底物(模拟废水)对上述系统的能量回收和污水处理持性进行了考察。实验发现,由于耦合系统各组成部分最佳性能时所要求的底物流量不同,使系统的能量回收与废水处理效率随运行工况的变化而体现出不同的特性。当底物流量为10 mL·h^(-1)时,耦合系统能量回收效率最大,为11.2%;而当底物流量为40 mL·h^(-1)时,耦合系统的COD去除效率和功率密度达到最佳,分别为76.4%和5.97×10~5 J·m^(-3)·h^(-1)。

光合细菌在微生物燃料电池中的应用研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)降解污染物的同时产生电能,受到广泛关注。光合细菌在MFCs领域的应用实现了污水处理、CO2捕捉、光电转换等多重功能,并显示出了良好的产电特性。本文根据光合细菌在MFCs中所起作用的不同对其产电机理进行评述,并在此基础上分析了光照对光合细菌型MFCs产电性能的影响;针对当前研究的不足与面临的问题,提出了今后光合细菌在MFCs领域的应用前景与发展方向。

光合混菌生物阳极MFC对高浓度淀粉废水的处理

以光合混菌PB-Z为阳极菌,在室温、自然光照和静置的环境下以高浓度淀粉废水为基质,探讨微生物燃料电池(MFC)的处理效果,并通过更换氮源、优化氮源浓度和添加Ca2+的方式进行改善。结果表明,PB-Z在初试实验中,COD去除率为61.84%,TN去除率为62.89%。更换氮源、优化氮源浓度和添加Ca2+都可以提升其COD的去除率,确定了最佳氮源为氯化铵,最佳氨氮浓度为6 mmol/L和最佳Ca2+质量浓度为30 mg/L,优化后的COD去除率为94.64%,氨氮去除率为70.13%,为MFC处理淀粉废水的工业化提供了实验基础。

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.

新型介孔Fe-N-C阴极催化剂用于微生物燃料电池

使用空气阴极的微生物燃料电池(MFC)能够在回收转化污水产生电能的同时直接利用空气中的氧气从而具有较大的应用前景。因此,阴极良好的氧还原(ORR)反应能力对MFC产电性能起到至关重要的作用。目前铂是公认的ORR性能最好的催化剂,但其价格昂贵,且易受微生物代谢毒化,不适合应用在MFC中。越来越多的研究集中在有良好的催化活性和稳定性的碳质ORR催化剂上。本文利用蛋白核小球藻作为ORR催化剂前驱体提供氮源和碳源,同时通过高温碳化引入铁元素掺杂制备出Fe-N-C ORR催化剂,研究对比了掺杂剂铁元素的价态对催化剂ORR性能的影响。实验得出三价铁直接碳化作为铁源的ORR催化剂获得了丰富的介孔结构,表现出更好的催化活性,在MFC中获得了更高的产电性能。

微生物太阳能燃料电池的研究进展

能源危机已经成为阻碍世界发展的主要问题之一,微生物燃料电池的出现为能源危机提供了新的解决途径。将植物和微藻等光合生物与微生物燃料电池整合为微生物太阳能燃料电池(MSCs),能够实现将太阳能转化为电能。微生物太阳能燃料电池不仅能够实现电能持续稳定的产生,而且在污水处理,生物柴油加工以及中间代谢物生产等方面具有广阔的应用前景。本文从光合生物在微生物燃料电池中的作用的角度出发,在参考大量文献的基础上对微生物太阳能电池进行较为全面的综述,并评述其中的优点及不足之处,最后对微生物燃料电池面临的挑战及研究需求做简要分析。旨在为未来微生物太阳能燃料电池的实际应用提供参考。

小球藻生物阴极MFC处理养猪废水及产电性能

针对规模化养猪场废水特点和目前处理技术存在的问题,构建了小球藻生物阴极微生物燃料电池(MFC),探索利用MFC同步处理养猪场废水及回收电能的可行性。当阳极底物COD由510 mg/L增加至4 250 mg/L时,电池的最大输出电压由279. 16 mV提高到501. 16 mV,最大功率密度从271. 15 mW/m3提高到907. 52 mW/m3,对应的内阻由795. 93 1降至256.7 Q;随着阳极底物COD浓度的增加,MFC阳极中COD去除率逐渐提高,并在COD为4 250 mg/L时达到最大,为9& 29%。然而,电池库仑效率却由5. 97%降至2. 86%,且NH;- N和TP的去除率也呈下降趋势。结合产电性能、污染物降解能力以及库仑效率等方面进行分析评价,在阳极底物COD为950 mg/L'NH;-N约为55 mg/L、TP约为10 mg/L时,MFC的产电和有机物降解综合性能表现最佳。可见,小球藻生物阴极MFC可降解养猪场废水中的COD并利用污染物质产电。

油田有机污水的微生物化学处理

随着我国石油工业的发展,油气藏开发由初期自喷阶段逐渐进入注水采油阶段。并且随着注水采油的不断进行,采出液中水含量升高,伴随而来的有机废水的处理成为制约油田可持续发展的重要因素。目前,国内普遍采用的处理方法有生物处理、混凝沉淀和电化学法,各有其局限性。因此,笔者提出采用微生物化学处理来有效处理油田有机废水,同时转化部分能源,从而达到解决含硫污水带来的环境污染问题并回收能源的目的。