单室空气阴极微生物燃料电池性能

以石墨毡为阳极、Pt/C为阴极、葡萄糖模拟废水为基质构建了一个单室空气阴极微生物燃料电池(air-cathode microbial fuel cell,ACMFC),研究了电池内流体、不同葡萄糖底物质量浓度等条件对电池产电性能及污水处理效果的影响.研究结果表明:水流流量为15 mL/min、葡萄糖底物的质量浓度为1.0 g/L时,电池的最大功率为85.9 mW/m²,ACMFC运行48 h,对模拟废水的COD去除率可达81.6%.     

超滤膜为分隔膜的双室微生物燃料电池的产电特性

针对分隔膜对微生物燃料电池产电特性的影响问题,采用截留分子质量(MWCO)分别为4 ku、10 ku、30 ku和100 ku的4种不同超滤膜(UF)作为分隔膜材料进行了基础研究.通过SEM观察,各反应器阳极表面附着形态相同的产电微生物.阶段运行结果表明:4种UF膜中库伦效率最大为4.15%,功率密度最大为113.3mW/m3,内阻随截留分子质量的增大依次为UF(4 ku)211Ω,UF(10 ku)297Ω,UF(30 ku)157Ω,UF(100ku)241Ω;产电结束后各超滤膜MFC的阳极室出水COD均低于80 mg/L,对COD去除率均达到85%以上,出水pH几乎保持不变;采用聚醚砜材质的UF膜(30 ku)功率密度最大,内阻最小,产电性能最为优良.     

硝酸盐氮对反硝化除磷的影响及过程控制

针对南方地区低碳城市污水的特点,探讨了ρ(NO₃^- -N)及其投加方式对DPB反硝化除磷的影响,并利用在线监测技术提出相应的优化控制策略.结果表明,ρ(NO₃^- -N)过高或过低,均会降低DPB的反硝化除磷效率,为保证DPB的高效除磷效果,应投加适宜的ρ(NO₃^- -N);通过对V(ORP)与pH的在线监测发现,在反硝化除磷过程中,硝酸盐不足量时,pH在硝酸盐消耗完毕、缺氧吸磷结束时出现折点;NO₃^- -N足量时,pH在缺氧吸磷结束时出现平台区,pH可以指示反硝化吸磷情况,对工艺的运行工况进行优化控制.而V(ORP)未出现指示反硝化和缺氧吸磷结束的特征点,无法作为反硝化吸磷过程的控制参数;NO₃^- -N的投加方式不影响反硝化除磷效率,但随投加次数增加,尤其是连续低浓度投加的方式,更有利于提高脱氮效果,降低系统内NO₂^- -N的积累量.     

乙酸钠为基质的微生物燃料电池产电过程

以多孔碳纸为阳极,耐水性电催化材料为阴极,设计了无媒介双室微生物燃料电池(MFC).以厌氧污泥为出发菌株,乙酸钠为底物,外接一定负载条件下,进行MFC产电过程研究.分别研究进水质量浓度在800 mg/L,1200 mg/L,1600 mg/L,2000 mg/L,以及在外电阻条件为400Ω、600Ω、800Ω、1000Ω,水力停留时间48 h时,负载两端的电压、功率密度、电化学池中生物量(VSS)和出水COD的变化规律.结果表明,进水质量浓度升高时,阳极池内生物量减少,COD去除率降低,MFC功率密度提高.在进水乙酸钠质量浓度为2000 mg/L时,MFC最高功率密度为35.71 mW/m2,电流密度为345 mA/m2.外电阻阻值降低后,平均出水COD升高,MFC电流升高,阳极池微生物产电能力增强.     

电子受体质量浓度对反硝化除磷过程的影响

目的为研究一种最佳的节能生物除磷方法.方法在传统SBR反应器中,考察了分别以NO3--N和NO2--N为电子受体的反硝化除磷过程中的脱氮吸磷现象.结果试验表明以NO3--N为电子受体硝酸型反硝化除磷过程在除磷效果上要优于以NO2--N为电子受体的亚硝酸型反硝化除磷体系,TP去除率可高出20%,但脱氮效果相对低9%.结论将电子受体浓度控制在最佳条件下,有利于反硝化脱氮除磷效果.     

微生物燃料电池处理剩余污泥与同步产电性能

针对全球能源短缺和污泥处理过程中能耗较高等问题,采用微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)技术处理剩余污泥并将污泥中的化学能直接转化成电能,从而实现污泥的稳定化与资源化利用.构建以铁氰化钾为阴极电子受体的双室型微生物燃料电池,分别考察了微生物燃料电池以城市污水处理厂剩余污泥为底物时的产电性能和对污泥的降解效果,并从缓冲溶液、阳极底物浓度和阳极区搅拌3个方面分析其对电池产电性能和污泥降解效果影响.电池输出电压可达到0.66 V,MFC运行一个周期,对污泥总化学需氧量TCOD(total chemical oxygen demand)的去除率为36.4%,阳极区缓冲溶液的投加和搅拌均可提高电能的输出及对污泥TCOD的去除能力.     

微生物燃料电池处理有机废水研究进展

简单介绍了微生物燃料电池(MFC)处理废水的发展历史、基本结构和工作原理,总结了国内外用MFC处理各类实际有机污废水时的试验条件、处理效果和产电的功率密度等方面的研究成果,探讨了MFC在实际应用中遇到的瓶颈,展望了用MFC处理实际有机污废水的应用前景。     

微生物燃料电池测定生活污水BOD方法

为缩短生化需氧量(BOD)检测时间,研究了一种基于空气阴极微生物燃料电池技术快速测定生活污水中BOD的方法.利用葡萄糖作为单一底物,研究电池电压输出和葡萄糖质量浓度的关系,发现二者遵循Monod方程式.在葡萄糖质量浓度小于100mg/L时,电压输出和葡萄糖质量浓度呈现良好的线性关系.利用空气生物燃料电池测定污水处理厂曝气沉砂池、初沉池和曝气池出水的BOD仅需10h,有效缩短了BOD的检测时间。     

PVDF黏结剂对微生物燃料电池阴极性能的影响

以聚偏二氟乙烯(PVDF)代替传统PTFE作为微生物燃料电池阴极黏结剂,研究PVDF黏结阴极时对微生物燃料电池阴极性能的影响,以求开发更适用于工程上大面积使用的微生物燃料电池阴极黏结剂。主要采用SEM、电位监测、极化测试对制备的微生物燃料电池阴极性能进行了表征。结果表明,当PVDF黏结剂质量浓度为100 g/L时,微生物燃料电池的最大功率密度达到1 586 mW/m~2,库伦效率最高可达到74%。PVDF可以作为微生物燃料电池空气阴极的黏结剂,不会对微生物燃料电池阴极性能产生负面影响。     

微生物燃料电池中新功能材料的进展(英文)

微生物燃料电池(MFC)主要由电极、催化剂和膜等3种重要原件组成.为了获取最大的功率密度和实现更高的库伦效率,研究人员不仅在结构设计上对MFC进行了很大的改进,而且在实现其功能的新材料方面,也取得了一定的进步.MFC电极通常使用碳质材料.就阳极而言,改变碳质材料的分子结构,可以使MFC阳极表现出良好的生物电化学性能,如碳纳米管的使用.但是,以碳作为基底实现聚苯胺与二氧化钛结合的复合材料,其优越的生物电化学性能,已经引起人们的特别关注.同时,为提高MFC的输出功率,MFC的结构设计也在不断变化,促使隔膜与阴极从分离的形式转向隔膜-阴极复合结构形式,这些结构形式通过Nafion117等聚合物或含官能团的四氟乙烯及聚吡咯与各种催化剂的复合来合成.参杂的催化剂常使用铂、铁酞菁、卟啉金属化合物、锰氧化物和热解铁酞菁进行合成,实现催化剂的固定化.另外,MFC阴极液或阴极液流经空气阴极表面时,阴极液最好含有过度元素氧化还原对或螯合铁,对提高MFC的效率有帮助.     

Performance of Sewage Sludge Treatment and Electricity Generation by Different Configuration Microbial Fuel Cells

This paper compared the degradation efficiency of sludge organic matters and electric-production by two typical microbial fuel cells——dual-chamber microbial fuel cell(DMFC)and single chamber air cathode microbial fuel cell(SAMFC),and the variations of sludge protein,polysaccharide and ammonia nitrogen within the systems were also investigated.The results showed that the concentration of sludge soluble chemical oxygen demand,protein and carbohydrate of DMFC are higher than these of SAMFC during the systems operation,while DMFC can achieve a better ammonia nitrogen removal than SAMFC.Under the same operation condition,the stable voltage output of DMFC and SAMFC is 0.61 V and 0.37 V;the maximum power density of DMFC and SAMFC is 2.79 W/m3and 1.25 W/m3;TCOD removal efficiency of DMFC and SAMFC is 34.14%and 28.63%for 12 d,respectively.Meanwhile,DMFC has a higher coulomb efficiency than SAMFC,but both are less than5%.The results showed that DMFC present a better performance on sludge degradation and electric-production.     

厌氧流化床微生物燃料电池堆栈产电性能

研究了三级液固厌氧流化床微生物燃料电池(MFC)串并联的产电性能。同时考察了活性炭装填高度、阳极面积等因素对燃料电池产电性能的影响。结果表明:将燃料电池串联时,总电压为1 500mV,等于3个单级电池的电压之和,能够有效地提高燃料电池的输出电压,最大功率密度为0.28W·m-2。而并联时,输出电压仅为450mV左右,和单级电池输出电压大体相当,最大功率密度为0.074W·m-2。活性炭的装填高度增加1倍,电压升高了20%左右。阳极面积增加1倍,产电量增大了30%。     

PEM燃料电池阴极加湿对浓差极化的影响

运用Fluent的PEM模块对质子交换膜燃料电池不同的加湿程度进行研究。分析了不同的加湿程度对燃料电池性能的影响，尤其讨论了在高电流密度情况下，浓差极化时燃料电池性能的影响。对80℃阴极气体分为不加湿、50％加湿和100％加湿进行对比，结果表明，低电流密度100％加湿性能更好，在高电流密度时50％加湿性能更好。另外详细分析了浓差极化区燃料电池内部水的摩尔浓度、氧气浓度分布与电池性能的影响关系，表明浓差极化仅在燃料电池的部分区域发生。不同的工作电流密度下选取合适的加湿度可以提高燃料电池的性能。     

生物质废弃物MFC产电试验研究

构建了石墨电极双室微生物燃料电池(DMFC),以能源植物——象草生物质为研究对象,进行了生物质废弃物MFC产电试验研究。结果表明:DMFC启动运行后,阳极pH呈上升趋势而显碱性,pH值较为平稳;阴极显酸性且pH的变化幅度大。一定浓度(250～1 000mg.COD/L)的象草秸秆水解产物为阳极底物时,燃料电池最大开路电压为454mV,可稳定在300mV左右,功率密度达到125.89mW/m2。输出电压随外接电阻阻值的增大而增加,输出功率在外接电阻为1 000Ω时最大。     

Numerical Modeling of Microbial Fuel Cell Based on Redox Electron Mediator

To investigate the behavior of redox electron mediator and its impact to power generation of microbial fuel cell ( MFC ) , this study carries out the numerical modeling of a typical two?chamber MFC bas...     

无介体MFC微生物催化剂的“独立驯化”与“在线驯化”结合研究

采用独立驯化和在线驯化相结合的新颖方式,以碳毡、碳布和碳纸为阳极挂膜材料,考察驯化方式和阳极材料对无介体微生物燃料电池(MFC)产电性能和有机物去除效果的影响.结果表明,独立驯化期阳极材料特性对微生物挂膜的影响较大,扫描电镜结果表明挂膜效果最好的是碳毡,碳布次之,碳纸较差;在线驯化约10 h后,微生物催化剂的电化学活性显著升高,第2个周期电压达到峰值(碳毡、碳布、碳纸的峰电压分别为0.803、0.604和0.574 V),第3个周期MFC能长时间稳定运行,其中,碳毡MFC电压平台维持在0.78 V左右长达180 h;比较MFCs的产电能力优劣顺序为:碳毡(1 339.6 mW/m3)＞碳纸(96.8 mW/m3)＞碳布(80 mW/m3);COD去除率为:碳毡(89.5%)＞碳纸(79%)＞碳布(74.7%).     

燃料电池在军事上的应用研究

基于战场上特殊环境的需要及燃料电池自身的优点,对高性能军用燃料电池进行了研究.与常用的军用电池相比,燃料电池具备良好的隐身性能、快速启动以及高效、清洁、经济和安全等突出的优点,已经在军事上得到了一定程度的应用.指出了作为一种新能源技术,还存在一些如寿命、可靠性、应用环境适应性及成本还比较高的问题.提出了通过改进燃料电池技术并与现有的电池技术结合使用,燃料电池技术的应用前景.     

不同氮磷浓度对米氏凯伦藻生长的影响

采用f／2培养基,NaNO3和NaH2PO4分别为氮源和磷源,分别研究了不同浓度的氮磷源（NaNO3：30、60、150、750、1275、3000mg／L,NaH2PO4：4．4、8．8、22、44、88、176mg／L）对米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi MACC／D23）生长的影响．单因子方差分析结果表明,不同的氮、磷浓度对其相对生长率的影响均有显著性差异（P〈0．05）．多重比较结果表明：750mg／LNaNO3浓度组的相对生长率显著高于其他浓度组,22mg／LNail2PO4浓度组的相对生长率显著高于其他浓度组,88mg／L和176mg／LNail2PO4浓度组之间没有显著性差异．其最高细胞密度和相对生长率在NaNO3质量浓度为30-750mg／L时,随氮浓度的升高而升高,均在NaNO3质量浓度为750mg／L时达到最大值,分别为4．60×10^6mL^-1和0．608d^-1,而当NaNO3质量浓度大于750mg／L时,最高细胞密度和相对生长率随氮浓度的进一步升高而降低．当NaH2PO4质量浓度在4．4～8．8mg／L之间,最高细胞密度随磷浓度升高而升高,在8．8mg／L时达到最大值,为2．69×10^6mL^-1;当Nah2PO4质量浓度在4．4—22mg／L之间,相对生长率随磷浓度的升高而升高,在22mg／L时达到最大值．为0．568d^-1．之后随磷浓度的进一步升高而降低．