老龄垃圾渗滤液体积分数对微生物燃料电池性能的影响

研究考察不同体积分数的老龄垃圾渗滤液对微生物燃料电池(MFC)性能的影响.结果表明:在体积分数为40％时,MFC的产电效能最佳,输出电压最高可达370 mV,功率密度为939 mW/m3,且化学需氧量(COD)去除率可达43.3％;无机氮的去除与产电周期有较大关系,当体积分数为100％时,氨氮去除率可达84.1％,表明...     

微生物燃料电池中产电微生物的研究现状

随着我国社会的不断发展进步,各种环境污染问题成为科技发展首要控制的环保因素。微生物燃料电池是新开发的一种能源,其原理是利用微生物将有机物中的化学能转化成电能的过程,从而形成一种产电的装置,产电微生物作为一种催化剂来说,对微生物燃料电池有着至关重要的作用。产电微生物的种类不同也决定着他们的电子转移能力不同,导致微生物燃料电池的产电性能也不相同,电池的不同也致使了他们在实际工程中有着不同的用途。日常生活中产生的废水、沉积物等含有大量微生物的物质都可以成为产电微生物的工作来源,可以在任何环境下选取有效的产电微生物来作为微生物燃料电池的生物催化剂。文章主要对微生物燃料电池中的产电微生物进行了研究,并且对如何更好地发展微生物燃料电池进行了讨论。     

阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究

以石墨、碳纸、碳布和碳毡为阳极材料,研究不同材料在微生物燃料电池中的产电性能,并利用循环伏安法比较不同材料的电化学活性。结果表明:在电池性能方面,以石墨为阳极微生物燃料电池电压可达0.678V,输出功率为250mW/m2;碳毡电压达0.656V,输出功率204mW/m2,碳纸0.649V,输出功率156mW/m2;碳布最差,电压不稳定,输出功率56mW/m2。循环伏安曲线和电极材料表观吸附量:碳毡作为阳极材料,具有明显的氧化峰和还原峰,对导电微生物具有显著的吸附量,其次是石墨,碳纸次之,最差的是碳布。     

以模拟有机废水为基质的单池微生物燃料电池的产电性能

利用自制单池微生物燃料电池,以破碎厌氧颗粒污泥上清液接种,以葡萄糖模拟废水为基质,成功获得了电能。含有质子交换膜的微生物燃料电池经过206h的连续运行,最高功率密度达到了141.5mW/m2,库仑效率最大为6.9%;不含质子交换膜的微生物燃料电池具有更好的产电能力,其最高功率密度为269mW/m2,库仑效率为6.6%;扫描电镜观察发现,阳极表面的产电细菌以一种短杆菌为主,在质子交换膜表面的细菌则以椭球菌为主。     

SMFC处理不同浓度垃圾渗滤液的效果及产电性能

构建沉积型微生物燃料电池(SMFC),并考察不同渗滤液浓度条件下SMFC的降解效果及产电性能。结果表明:高、低渗滤液浓度条件下SMFC对污染物质均有较好的去除能力,COD去除率分别为95%,79%,氨氮降解率分别为81%,72%;厌氧污泥中挥发性悬浮固体去除率分别为19.6%,16.4%;稳定运行时,SMFC产电均呈周期性变化,最高输出电压分别为0.261,0.078 V(外阻为1 000Ω),功率密度分别为10.35,0.204 m W/m2。因此,SMFC可实现对垃圾渗滤液的除污产电一体化,且高浓度渗滤液条件下SMFC具有更好的运行效果及产电性能。     

外加直流电场对微生物燃料电池阳极微生物的影响研究

为考察外加直流电场作用对微生物燃料电池阳极微生物的影响,采用双室型MFC反应器,在启动开始时分别加以-5,-3,-1,0,+1,+3,+5 V的直流电场,作用时间依次取2 min,30 min,1 h,24 h。结果表明,外加直流电场能够对微生物燃料电池阳极室内微生物的生长产生影响,作用时间为30 min时效果较为明显,提高作用时间后效果变化不大;±1 V的电场强度作用促进微生物的生长;较低的直流电场(±1 V)作用能够促进微生物燃料电池的阳极生物挂膜,且负电场促进效果更好,而较高的直流电场(+3 V和±5 V)作用不利于甚至损害阳极生物挂膜。     

微生物燃料电池中高效产电菌解析

以厌氧处理的淀粉工艺废水出水为基质,成功地实现了无介体MFC连续产电,同时系统中COD去除率达到70%,电池的输出电压为475mV。采用构建16S rRNA基因文库、随机测序的方法,分别对开放和闭合电路的阳极表面的微生物群落结构进行研究。结果表明:系统中出现的已知高效产电细菌只占6%(分别为地杆菌Geobacter和梭菌Clostridium)。通过对开放和闭合电路的阳极表面的微生物群落结比对,提出几类可能存在的高效产电相关细菌Alcaligenes monasteriensis,Comamonas denitrificans,Dechloromonas sp.,为高效产电细菌的研究提供了新的研究思路和理论依据。     

超声预处理对单室空气阴极污泥微生物燃料电池性能的影响

为了提高污泥微生物燃料电池(MFC)产电性能和污泥处理效果,基于超声波破壁预处理技术,构建了以超声预处理污泥为底物的单室空气阴极污泥MFC,以污泥MFC的输出电压、最大功率密度、内电阻、污泥浓度和TCOD浓度为考察指标,探究不同声能密度预处理对污泥MFC产电性能及污泥降解效能的影响,结果表明,随着预处理超声密度的增加,MFC的产电性能和污泥处理效果得到有效提升。与未经预处理的污泥MFC相比,预处理声能密度为1.5 W/m L时,MFC稳定输出电压提高90.19%,最大输出功率密度提高135.43%,污泥减量效果提升68.8%,TCOD去除效果提高76.17%。本研究实验结果证明采用超声波对污泥进行预处理,能够有效提高污泥MFC的产电性能和污泥降解效率。     

基于BOOST变换器的MFC最大功率跟踪控制

针对微生物燃料电池存在的输出功率低、运行稳定性差等问题,建立微生物燃料电池仿真实验平台,设计改进的扰动观测最大功率跟踪控制算法,通过调节Boost变换器的占空比,对微生物燃料电池进行最大功率跟踪控制.仿真实验结果表明,改进的扰动观测最大功率跟踪控制能及时追踪微生物燃料电池的最大功率点,显著提高稳态输出功率并减小输出功率...     

微生物燃料电池MnO_2及活性炭混合催化剂的制备及其性能研究

利用机械混合及化学复合两种混合方式制备出用于微生物燃料电池(MFC)阴极的Mn O_2与活性炭导电材料的混合催化剂,混合质量比分别为1∶3,1∶1和3∶1。将以各催化剂制作的碳布阴极置于空气阴极MFC中运行,利用线性扫描伏安法测试碳布阴极的性能。研究表明,两种混合催化剂均在混合质量比为1∶1时具有最佳性能;化学复合催化剂MFC的最大功率密度达到336 m W/m~2,是单纯使用Mn O_2粉末时的2.51倍,优于机械混合的催化剂。     

山西省新建垃圾填埋场的渗滤液零排放研究

对新建垃圾填埋场的渗滤液零排放进行了论述,通过对新建垃圾场的特点及场区面积的划分,回灌量、蒸发量、调节池容积的综合计算得出实现渗滤液零排放的相关结论。     

微生物燃料电池阳极材料研究进展

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）是一种新型的生物电化学装置,能将可生物降解有机物中的化学能直接转化成电能,而阳极材料性能是影响MFC性能的重要因素之一。通过对阳极材料进行改性和修饰可以有效地增大其比表面积、生物相容性等,以提高其微生物负载率和电子传递速率,进而提高MFC的产电性能。本文全面介绍和总结了近年来国内外关于微生物燃料电池阳极材料的研究进展,分析微生物燃料电池阳极材料在规模放大应用中存在的问题,并对微生物燃料电池阳极材料今后的发展方向进行了展望。     

垃圾渗滤液浓缩用MVR蒸发管内CaCO3结垢过程数值分析

基于圆管立式降膜蒸发传热传质的相关理论,建立了其管内CaCO3结垢过程的数学模型,并应用于垃圾渗滤液浓缩用机械蒸汽再压缩（MVR）立式降膜蒸发管内CaCO3结垢过程研究,得到了各结垢参数在不同结垢阶段的变化规律。结果表明：结垢初期,蒸发管内CaCO3的沉积速率远大于剥蚀速率,净存速率较大,污垢层厚度、污垢热阻快速增加,使得蒸发管总传热系数快速减小,进而引起蒸发器的蒸发量、浓缩比快速减小;结垢中期,CaCO3的净存速率变小,污垢增加变缓,各结垢参数变化趋势由急变缓;结垢末期,CaCO3的净存速率趋近于零,污垢不再增加,各结垢参数趋于稳定;相比蒸发管入口,出口液膜溶液的流量小、CaCO3浓度高,结垢更严重,且受整个蒸发管结垢的影响,液膜溶液流量、CaCO3浓度变化较大,各结垢参数变化更迅速,更早趋于稳定。     

高温燃料电池_燃气轮机混合发电系统性能分析

针对 高温燃料电池系统的高效率、环保性以及排气废热的巨大利用潜能,将其与燃气轮机组成混合装置进行发电是未来分布式发电的一种极有前景的方案。文中对高温燃料电池及混合循环系统作了简介,并对两种典型的高温燃料电池－燃气轮机混合循环发电系统进行了性能分析,这将为我国高温燃料电池－燃气轮机混合循环系统的研制提供参考。     

Performance of a microfluidic microbial fuel cell based on graphite electrodes

A microfluidic microbial fuel cell utilizing the laminar flow to separate the anolyte and catholyte streams based on graphite electrode is proposed. The co-laminar flow of the two streams inside the microchannel is visualized under different flow rates. The effects of the acetate concentration and flow rate on the cell performance are investigated. The results show that the cell performance initially increases and then decreases with increasing influent COD concentration and the anolyte flow rate. The microfluidic microbial fuel cell produces a peak power density of 618 ± 4 mW/m² under the conditions of 1500 mg/L influent COD and an anolyte flow rate of 10 mL/h. The low internal resistance of fuel cell results from elimination of the proton exchange membrane and high surface-to-volume ratio of the microfluidic structure. Moreover, the thickness of biofilm decreases gradually along the flow direction of the microchannel due to the diffusive mixing of the catholyte.     

The production of electricity from dual-chambered microbial fuel cell fueled by old age leachate

In this study, electricity production from old age landfill leachate was investigated using dual chambered microbial fuel cell with Ti-TiO₂ electrodes. The effect of organic loading rate on microbial fuel cell performance was examined by changing the hydraulic retention time and leachate chemical oxygen demand (COD) concentration. Microbial diversity at different conditions was studied using PCR-DGGE profiling of 16 sRNA fragments of microorganisms in the liquid media of the anode chamber and of the biofilm on the anode electrode. Both COD removal and current density were positively affected with increasing organic loading rate. The highest microbial fuel cell performance was achieved at hydraulic retention time of 0.5 day and organic loading rate of 10 g COD/L.day. The performance of the microbial fuel cell reactor decreased when hydraulic retention time was reduced to 0.25 day. The investigation of the microbial dynamics indicated that abundance of bacterial species was considerably dependent on the operational conditions. The microbial fuel cell reactor was mainly dominated by Geobacter, Shewanella, and Clostridium species, and some bacteria were easily washed out at lower hydraulic retention times.     

基于AspenPlus的兆瓦级燃料电池分布式发电系统建模及仿真分析

目的   燃料电池分布式发电技术是适应未来能源低碳化、清洁化、高效化发展趋势的重要应用方向。国内燃料电池电站项目较少,缺乏实际项目经验积累。为了推进燃料电池分布式电站技术的应用,文章概述了国内外应用现状,总结了高温燃料电池的优势与不足,调研了国内燃料电池建设应用案例,并建立了固体氧化物燃料电池与熔融碳酸盐燃料电池发电系统流程。 方法   经过文献调研与实地调研,确定了两种适合建设大型电站的燃料电池分布式发电技术,并利用AspenPlus化工模拟软件建立燃料电池系统流程模型、电化学模型和能量分析模型,并开展系统的性能仿真分析。 结果   分析结果与实际运行结果相吻合,分析预测的系统性能趋势与已有研究相一致。 结论   该仿真方法可用于兆瓦级高温燃料电池分布式发电系统的研究,可为扩大燃料电池应用规模提供数据支持。     

微生物燃料电池电能产生及污废水处理的研究进展

微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）是采用微生物催化的电化学系统,可用于污废水处理领域。目前关于MFC的研究多集中在提高产电能力和去污效能方面。通过综述近期MFC的研究进展,建议该技术在污废水处理领域的研究重点放在产电微生物筛选培养、低成本电极材料修饰研发、调控MFC运行条件等方面,并应加强MFC与序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）、厌氧好氧（anoxic oxic, A/O）、膜生物反应器（membrane bio-reactor, MBR）等常见污废水处理工艺耦合联用的研究。     

Power generation from organic substrate in batch and continuous flow microbial fuel cell operations

Microbial fuel cells (MFCs) are biochemical-catalyzed systems in which electricity is produced by oxidizing biodegradable organic matters in presence of either bacteria or enzyme. This system can serve as a device for generating clean energy and, also wastewater treatment unit. In this paper, production of bioelectricity in MFC in batch and continuous systems were investigated. A dual chambered air–cathode MFC was fabricated for this purpose. Graphite plates were used as electrodes and glucose as a substrate with initial concentration of 30 g l⁻¹ was used. Cubic MFC reactor was fabricated and inoculated with Saccharomyces cerevisiae PTCC 5269 as active biocatalyst. Neutral red with concentration of 200 μmol l⁻¹ was selected as electron shuttle in anaerobic anode chamber. In order to enhance the performance of MFC, potassium permanganate at 400 μmol l⁻¹ concentration as oxidizer was used. The performance of MFC was analyzed by the measurement of polarization curve and cyclic volatmmetric data as well. Closed circuit voltage was obtained using a 1 kΩ resistance. The voltage at steady-state condition was 440 mV and it was stable for the entire operation time. In a continuous system, the effect of hydraulic retention time (HRT) on performance of MFC was examined. The optimum HRT was found to be around 7 h. Maximum produced power and current density at optimum HRT were 1210 mA m⁻² and 283 mW m⁻², respectively.     

太阳能光伏—燃料电池联合发电系统的模拟研究

叙述了为保证光伏发电系统长期、连续、稳定的电力供应构建的光伏—燃料电池联合发电系统及通过建立数学模型,利用Matlab模拟软件,进行不同配比电量输出和成本的仿真模拟结果,指出,通过调整系统的配比,可使蓄电池和H2罐的电量输出和成本达到最佳,提出,利用高效蓄电池只能满足短期的负载需求,用长寿命、低价格的H2罐,长时间存储电解的H2,在冬季光照不足时可用燃料电池满足负载需求.联合系统使二者互补,为用户提供长期、高效、连续、稳定的电力供给.