微生物燃料电池阳极产电茵的选育

产电菌能够以微生物燃料电池的阳极作为唯一的电子受体完成有机物的氧化,在产电的同时获得自身生长所需的能量。基于产电菌的特殊代谢方式,有望在处理有机废水的过程中获取电能。分离和培养产电菌是研究其产电过程的基础。本研究采用双层平板技术从厌氧颗粒污泥中分离出数个产电菌株,采用循环伏安法（cyclic voltammograms,CV）对厌氧培养的产电菌进行曲线扫描,所得曲线表明这些产电菌具有一定的电化学活性,可以用来进行产电实验。     

循环伏安扫描对微生物燃料电池启动和产电性能的影响

微生物燃料电池(MFCs)的启动及产电性能直接影响其应用于对实际废水的处理。以屠宰厂废水为基质研究了循环伏安扫描对单室空气阴极微生物燃料电池启动和产电性能的影响。结果表明:经过24 h CV扫描的MFCs其启动时间比常规电阻(1000?)直接启动的MFCs缩短了71.4%(从420 h缩短至120 h),MFCs最大功率密度提高了21.5%,达到37.8 W·m~(-3)。通过电极生物量测定和生物膜表面形貌观察发现,经CV扫描的阳极生物量显著提高且生物膜的产电菌占优势是MFCs性能提高的主要原因。说明CV扫描不断促进产电菌在阳极表面的吸附,而且增加产电微生物的生长速度。这一技术为发展MFCs的快速启动和提升MFCs的产电性能提供了新思路。     

连续流生物阴极微生物燃料电池废水处理与产电性能

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物的新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,乙酸钠模拟废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,驯化后的好氧污泥为好氧菌种,构建了双室连续流生物阴极MFC反应器。研究了连续流生物阴极MFC在降解乙酸钠废水同时的产电性能。结果表明,在外电阻为50Ω的情况下,未加NaCl溶液时,连续流好氧生物阴极MFC的最大电流密度为0.29 mA/m2,加入NaCl溶液后,最大电流密度为0.75 mA/m2,是未添加NaCl溶液MFC的2.59倍,输出功率密度是未加NaCl溶液的6.84倍。阳极室出水进入阴极室,研究了连续流好氧生物阴极废水处理效果。结果表明,COD的去除率随MFC运行时间的增加呈上升趋势,MFC稳定运行后,COD的去除率维持在60.1%～66%。     

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。     

阳极双电层电容对微生物燃料电池性能的影响

采用3种活性炭粉制备具有不同电容的阳极,研究了双电层电容阳极对单室空气阴极微生物燃料电池启动、运行、性能、阳极生物膜附着的影响。结果表明:当电极表面积相近的情况下,阳极双电层电容从0.0012 F增加到22.72 F时,微生物燃料电池启动时间缩短了68.0%,电池的最大功率密度增加了16.8倍,达到546.1 m W·m-2。扫描电子显微镜的结果表明高电容的阳极表面附着的微生物量比低电容电极的高1倍。因此,微生物燃料电池性能受阳极双电层电容的影响,而与阳极表面积的相关性小。     

利用生物活性炭提高微生物燃料电池产电性能

通过比较三组微生物燃料电池（MFC）的产电性能,考察使用生物活性炭（BAC）对提高MFC产电性能所起的作用。它们分别是：在阳极室内未投加活性炭的、投加了柱状活性炭的和投加了小颗粒活性炭的3种MFC。投加时机是在电池启动阶段,此时微生物在活性炭上驯化出生物膜,即形成生物活性炭,目的是辅助阳极富集更多微生物。结果表明,投加了小颗粒活性炭的MFC在产电性能和污水处理上具有优势。该电池最大容积功率密度达到1540 mW/m³ ,COD去除率达到了88%。     

混合菌群与单菌株微生物燃料电池产电性能初步研究

以厌氧污泥为原始菌群来源构建混茼微生物燃料电池．840h后．最大功率密度达到1900mW·m^-1。从该电池阳极分离纯化出一株产电菌,细胞形态为球形．生长特性为兼性厌氧,经鉴定属于葡萄球菌属（Staphylococcus）,命名为StaphylococcusNJUST—1。以StaphylococcusN-IUS-1。为微生物构建单菌微生物燃料电池．稳定后最大功率密度达到520mw·m^-2,比混菌电池要低许多,同时极化曲线显示．电流密度达到0．18mA·cm^-2后,电压开始快速下降．表明在较大电流下NJUST—1产电受到阻碍。NJUST-1代谢1．0g·L^-1葡萄糖5～10h内。外路电压维持在较高水平;葡萄糖浓度降低到0．1g·L^-1时．电压明显下降;葡萄糖浓度接近0后．仍能检测到电压。     

异养反硝化微生物燃料电池脱氮产电性能研究

构建了双室型微生物燃料电池(MFC),探讨了异养反硝化底物降解、产电特性和指示作用。结果表明:有机物是影响异养反硝化微生物燃料电池产电和污水处理性能的关键影响因素,未加入有机物时MFC产电仅有10 m V;MFC的电信号能较好地反映亚硝氮、COD基质浓度的变化情况,因此可用电压变化指示底物的降解过程;在不考虑菌体水解、同化作用所引起氨氮浓度的增加问题时,亦可用时间来指示氨氮的降解过程。     

微生物燃料电池处理偶氮含盐废水的产电性能和降解过程

偶氮含盐废水生化处理流程复杂、电耗高,且降解机理尚不明确。本研究基于酸性重铬酸钾法水热处理获取改性阳极,进而构建微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）对偶氮含盐废水进行处理。考察了不同二价阴离子对MFC产电性能和降解有机物效果的影响,并探究了MFC对直接红13的降解机理。结果表明,偶氮含盐废水中含有硫酸钠时的产电性能高于含有碳酸钠的情况,MFC最大功率密度为265.38mW/m²、最大电流密度为1.10A/m²;MFC处理偶氮含盐废水时,对直接红13的去除率低于无额外添加盐时的效果（71.13%）,对葡萄糖共基质的降解影响程度为：添加硫酸钠>添加碳酸钠>无额外添加盐。微生物群落和降解产物分析表明,MFC阳极生物膜通过变形菌门、拟杆菌门等微生物的协同作用实现了对直接红13的生物电化学降解,产电下降解产物以还原产物芳香胺为主。     

微生物燃料电池阳极产电微生物研究进展

微生物燃料电池（Microbial fuel cells,简称 MFCs）是一种生物电化学混合系统,利用微生物的氧化代谢作用将有机物或者无机物中的能量转化为电能,具有节能、减少污泥生成及能量转换的突出优势,目前得到研究者们的广泛关注。其中产电微生物是MFCs系统的核心组成部分,筛选及培养高效产电微生物对促进MFCs的产电性能具有重要作用。通过对产电微生物电子传递机制、产电微生物种类以及影响微生物产电的因素进行分析总结,综述了阳极产电微生物的最新研究进展,最后从微生物角度展望了未来的研究方向,以期为产电微生物在MFCs中的应用提供指导和支持。     

碳纤维阳极构造对微生物燃料电池性能的影响

微生物燃料电池（MFCs）阳极性能受生物膜的影响,而生物膜则直接与阳极表面积有关。以不同长度和数量的碳纤维丝作为阳极,研究了阳极构造和表面积对MFC输出功率的影响。当阳极为单根长度为1 cm碳纤维丝时,MFC产生的最大功率密度最高,为10.50 W·m^-2,随着碳纤维丝长度逐渐增加（2～14 cm）,MFC产生的最大功率显著下降。以多根的长度为2 cm碳纤维丝构成阳极时,MFC的功率与根数（1～4 根）呈正比,当采用4根2 cm纤维丝时,MFC的最大功率密度为2.92 W·m^-2,该数值为单根8 cm碳纤维丝的2.78倍。观察碳纤维丝长度方向上的生物膜的分布表明：受碳纤维欧姆电阻的影响,在碳纤维丝电流引出端附近的生物量明显大于碳纤维其他地方,这说明：增加纤维丝长度虽可提高阳极的表面积,但并不能提高阳极的产电性能。     

微生物燃料电池最新研究进展

介绍了微生物燃料电池(MFC)的原理、组成和特点,并针对MFC功率密度过低、构造成本高等问题,从筛选优势产电微生物、改善MFC的构造、优化电极材料以及提高电子传递效率等方面进行了介绍,同时还提到了提高产电性能的各种途径,最后对MFC的发展前景进行了展望.     

Influences of initial pH on performance and anodic microbes of fed‐batch microbial fuel cells

BACKGROUND: To investigate the effects of pH on performance and anodic microbes of MFCs (microbial fuel cells), double‐chamber MFCs were fed‐batch operated at four different values of initial pH (4, 5, 6, and 7) and the changes in anodic microbes (species and appearance) were studied. RESULTS: Lower voltage outputs (232–284 mV vs. 311–339 mV) and power generation (95–116 mW m^?2 vs. 182–237 mW m^?2) with faster COD removal were obtained under acidic pH conditions. Simplicispira, Variovorax, Comamonas, and Acinetobacter were the major communities under acidic conditions, while Chlorobi, Aquaspirillum, and Sphingomonas were in the majority under neutral conditions. Anodic biofilms cracked and reduced at pH ≤5. MFCs operated at pH 4 failed to recover optimal electricity generation when pH was readjusted to 7. There were significant correlations between the time‐course pH changes (anodic and cathodic) and voltage outputs of the MFC under neutral conditions. CONCLUSIONS: Injured anodic microbes and biofilms may be the reason for decreased MFC performance under acidic conditions. pH ≤4 may cause long‐term, even irreversible reduction to MFC performances. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

Effect of graphite felt and activated carbon fiber felt on performance of freshwater sediment microbial fuel cell

BACKGROUND: Sediment microbial fuel cells (SMFCs) could be used as power sources and one type of new technology for the removal of organic matters in sediments. Various types of materials have been used as electrodes. Nevertheless, there is still room to improve electrode materials and enhance their effect on the performance of SMFCs. In this work, performances of SMFCs with activated carbon fiber felt (ACFF) and with nitric acid‐treated ACFF were compared with graphite felt (GF) materials. RESULTS: The maximum power density of the SMFC with ACFF electrode was the highest (33.5 ± 1.5 mW m^?2). Nitric acid‐treated GF electrode slightly increased the maximum power density of SMFC, while the nitric acid treated‐ACFF resulted in significant decline in the maximum power density of SMFC. The maximum power density further increased to 74.5 ± 7.5 mW m^?2 in SMFC using GF cathode and ACFF anode. CONCLUSIONS: ACFF as anode can enhance the transport of electrons from the oxidation of organic matter in the sediment, while the output power was found to reduce in SMFC with ACFF cathode. Further efforts are needed to study the formation conditions of the biocathode and new electrode modification technology. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

微生物燃料电池中阴极长期运行的性能分析

微生物燃料电池（MFC）阴极性能在长期运行过程中逐渐下降,查明其下降原因对MFC技术的实际应用具有重要意义。采用泡沫镍阴极研究了阴极长期运行过程中阴极下降的原因。研究发现：MFC运行4个月之后功率密度相比运行1周的MFC下降达22%,测试电极极化曲线发现阴极性能的下降是导致MFC功率密度下降的主要因素。线性伏安扫描（LSV）结果显示：运行初期在-0.2 V电势下阴极电流密度为12.3 A·m^-2,而运行4个月后,阴极电流密度下降为4.2 A·m^-2,阴极性能随运行时间增加而降低主要表现在大电流区域[>-0.05 V （vs Ag/AgCl）]。对阴极表面和内部进行扫描电子电镜（SEM）分析发现：阴极表面没有明显的生物膜,氧扩散实验发现阴极氧扩散量明显降低是造成阴极性能下降的主要原因;通过能谱分析（EDS）可知阴极内部有磷酸盐析出。这些结果说明阴极内部在长期运行过程中逐渐析盐,而析盐导致泡沫镍阴极内孔隙堵塞,阻碍氧扩散到催化层,从而使阴极性能降低。