生物燃料电池酶电极的研究进展

综述了生物燃料电池酶电极的研究进展,尤其是近年来在氧化还原酶的种类、电子介体电极、直接电子传递电极以及固定化酶等方面的研究成果。从提高生物燃料电池的转换效率出发,分析各因素对酶电极性能的影响,包括针对不同底物燃料使用相应的氧化还原酶实现电极之间的电子传递、小分子或聚合物中介体存在下提高电流密度、导电聚合物等修饰电极对直接电子传递效率的贡献,以及物理或化学的酶固定化方法增加酶的稳定性等。因此采用新材料及新工艺构筑酶电极,最大程度上保持酶的活性,提高载酶量及电子传递效率,将成为该领域未来的发展方向。     

纳米材料在生物燃料电池中的应用

酶生物燃料电池的寿命短以及能量密度低都与酶的稳定性、电子迁移速率和酶载量相关。采用纳米粒子、纳米纤维和介孔介质作为酶固定化的支持物,由于纳米材料巨大的表面可以增加酶载量和促进反应的发生,从而提高生物燃料电池的能量密度。将纳米材料应用于酶生物燃料电池的酶催化剂的固定,在完善电池性能上具有很大的发展潜力。     

质子交换膜燃料电池研究进展

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）因具有效率高、功率密度大、排放产物仅为水、低温启动性好等多方面优点,被公认为下一代车用动力的发展方向之一。然而,目前PEMFC在耐久性和成本方面距离商业化的要求还存在一定差距。为攻克上述两大难题,需要燃料电池全产业链的共同努力和进步。本文回顾了近年来质子交换膜燃料电池从催化剂、膜电极组件、电堆到燃料电池发动机全产业链的研究进展和成果,梳理出单原子催化剂、非贵金属催化剂、特殊形貌催化剂、有序化催化层、高温质子交换膜、膜电极层间界面优化、一体化双极板-扩散层、氢气系统循环等研究热点。文章指出,催化层低铂/非铂化、质子交换膜超薄化、膜电极组件梯度化/有序化、燃料电池运行高温化、自增湿化是未来的发展趋势,迫切需要进一步的创新与突破。     

基于生物燃料电池智能逻辑生物传感器的研究进展

基于生物燃料电池技术发展的智能逻辑生物传感器,具有智能化、装置一体化、不需外接电源即可反映多种目标物存在以及复杂样品中各种物质间关系等优点,可作为智能化装置应用于医学检测、诊断以及药物控释。重点综述了基于生物燃料电池发展的自供电式逻辑生物传感器的工作原理,及其近五年应用于体内环境生理活性物质复杂关系分析等方面的研究进展,并对今后的研究趋势进行了展望。     

微生物燃料电池新型三维电极材料的研究进展

微生物生物电化学系统通过电能和化学能的相互转化,实现发电、制氢、化学合成、废水处理、海水淡化和修复。基于高导电性、稳定性和生物相容性等要求,微生物燃料电池新型电极材料不仅应具有较大的比表面积和开放式多孔结构,还要有利于细胞外电子转移的亲和表面。本文综述了微生物燃料电池电极材料的研究开发进展,重点讨论了新型三维电极材料的设计制造与微生物活性、产电性能的优化。     

对称结构固体氧化物燃料电池研究进展

当采用碳氢化合物作为燃料时,具有同种电极材料的对称固体氧化物燃料电池(Symmetric Solid Oxide Fuel Cell,SSOFC)通过阴极和阳极的周期性转换,提高了阳极的抗焦化和抗硫中毒能力。通过对近几年来对称电极的分类和整理,总结了已有对称电极的优缺点。综合分析表明,发现适用于除了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)电解质的单相稳定氧化物对称电极或者开发出新的对称电极材料是必要的。     

微生物燃料电池技术的研究进展与应用

结合近年来微生物燃料电池（MFC）技术的发展,对影响MFC产电性能的因素进行了综述。分别介绍了MFC的工作原理、构型、电极材料、产电微生物以及产电机理,简述了MFC技术处理各种工业与生活废水同步产电的应用。     

生物阴极型微生物燃料电池脱氮研究进展

在分析总结微生物燃料电池(MFC)脱氮原理的不同观点基础上,重点分析了碳氮比、溶解氧、pH值、外阻和温度等因素对MFC脱氮及产电性能的影响,介绍了MFC脱氮工艺的单室、双室及三室结构,阐述了MFC脱氮未来需解决的问题及发展方向。     

微生物燃料电池的研究进展及发展趋势探讨

微生物燃料电池是将废水中有机物的化学能转化为电能,在去除污染物的同时将产生的电能回收,实现了能量转化。本文系统介绍了微生物燃料电池的研究进展,在对微生物燃料电池的产电微生物、电极材料、微生物燃料电池的放大、微生物燃料电池的实际应用等方面总结的基础上,指出了微生物燃料电池研究的发展方向,其中筛选改造产电微生物对不同底物的耐受性和适应性、开发廉价高效的电极材料、构造大型微生物燃料电池堆以及微生物电化学物质合成等是未来研究的重点。     

微生物燃料电池及其应用研究进展

简单叙述了微生物燃料电池(MFC)的基本结构及运行原理,从MFC的阳极微生物、阴极结构等方面介绍了MFC的发展现状和研究重点,分析了MFC在替代能源、生物传感器和开发新型水处理工艺等方面的应用前景,指出进一步的研究重点应放在改善电极电化学性能、提高电池输出功率密度和降低电池成本等方面。     

Fuel Cells and Biofuel Cells: From Past to Perspectives

This review aims at summarizing the history and state‐of‐the‐art in the areas of fuel and biofuel cells. The paper is addressed to a broad audience including experts and particularly to newcomers and students. Some parts of the review, particularly about fuel cells of different kinds, are rather general and mostly addressed to students, however, sections related to biofuel cells are more specialized and will be interesting for researchers working in this novel and challenging area. Many aspects discussed in the article represent personal opinions of the authors. The article is aimed at providing interesting and easy for reading material representing more concepts than specific experimental data. If the readers get excited about the topic, the authors’ goals will be satisfied.     

生物燃料加氢脱氧催化剂研究进展

综述了近几年国内外生物燃料加氢脱氧催化剂方面的研究现状及进展。贵金属催化剂较传统催化剂具有更强的反应活性,但价格昂贵,贵金属回收也增大了加氢脱氧工艺的成本;过渡金属负载型催化剂虽价格便宜,但易失活;硫化物催化剂虽然具有较高的活性,但制备过程需要预硫化,制备过程复杂;碳、氮化物催化剂价格便宜,且具有与贵金属相似的电子结构和催化活性,被称为"准铂催化剂";磷化物催化剂作为最具潜力的加氢脱氧催化剂具有较高研究价值。     

三维电极法处理生活污水能耗的研究

采用三维电极法进行废水处理是一个比较新颖的课题。将其用于处理生活污水,处理效果好。通过实验得出：在反应器中污染物的降解遵循一级反应模式;反应电阻基本恒定;当处理到一定程度时增加反应电压不能大幅度提升处理效果,而单位水处理能耗却急剧升高。     

三维电极电化学方法处理印染废水实验研究

作者利用三维电极电化学方法进行了去除印染废水COD和色度的实验研究,取得了令人满意的脱色率和COD去除率,经三维电极处理10min后,COD去除率达89．03％,色度去除率达99．43％,印染废水经处理后能达到国家污水综合排放标准(GB8978—1996)Ⅰ级要求。为印染废水的处理提供了一种新的有效方法。     

生物燃料生产中微生物的有机溶剂耐受机制

生物质转化成生物燃料需要经过预处理、糖化、发酵等步骤,在这些过程中往往会产生弱酸、酚、醇等有机溶剂,这些溶剂大多对相关微生物的生长、酶的活性等有一定的抑制作用,严重制约了生物燃料产业的发展,但少数微生物在自身的进化过程中。获得了较好的耐受有机溶剂的能力,因此具有非常广阔的工业应用前景。重点介绍了几种微生物对有机溶剂的耐受机制,包括细胞膜的改变与修饰、输出泵的作用、热激蛋白、转化和降解等。     

电解与三维电极技术预处理腈纶废水的比较研究

文章分别采用电解与三维电极法对腈纶废水进行处理,通过单因素及正交试验考察了电解电压、反应时间以及废水pH对COD去除率和反应能耗的影响。试验结果表明,在电压为20 V,电解时间为120 min,pH为5.0的条件下电解反应对腈纶分水COD去除率达到14.7%左右,处理每吨水能耗为2.62 kW·h左右;在电压为20 V,电解时间为60 min,pH为5.0的条件下三维电极对腈纶废水COD去除率达到29%左右,处理每吨水能耗为1.33 kW·h左右。     

三维电极电解法在水处理中的应用

与二维平板电极相比,三维电极面体比增大,传质效果好,具有较高的电流效率和单位时空产率。本文介绍了三维电极的作用机理及分类,综述了该方法在印染、焦化、苯类、金属离子等废水处理中的应用,对三维电极与其他技术的联合使用进行了总结,提出了以后的研究方向。     

三维电极法对聚苯硫醚合成废水的预处理试验研究

以石墨电极为阴极,RuO2-IrO2-SnO2/Ti电极为阳极,处理后的柱状活性炭组成三维电极体系对实际PPS合成废水进行预处理,并与二维电极法进行处理效果比较。分析废水在不同浓度下的处理效果,研究废水在电解过程中主要有机物的降解变化情况。结果表明:三维电极对废水CODCr去除效果上明显优于二维电极,CODCr最大去除率达46.5%;氨氮和色度去除率分别达到了62.9%和52%;废水B/C由0.15提高到0.44,可生化性显著提高;废水CODCr的去除过程符合二级动力学方程;通过GC-MS分析,表明废水中存在苯环类化合物及具有碳链结构的无机物,电解反应后废水中氯苯、二氯苯类物质得以彻底去除。     

留美化工专家顾毓珍教授与生物燃料研究

生物燃料研究领域已成为目前国际上一个热点研究领域。本文介绍了我国化学工程学会的主要创始人之一的留美化工专家、已故华东理工大学顾毓珍教授在抗日战争期间在生物燃料研究领域所做出的开创性贡献。     

航空生物燃料制备技术综述及展望

开发可再生航空生物替代燃料是航空运输业实现航空碳减排并降低燃油成本的重要措施之一。本文简要介绍了航空生物燃料的3种合成技术,费托合成技术、氢化处理技术以及生物合成烃技术,并对各种技术的应用前景作了简单对比和分析。