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。     

微生物燃料电池处理直接大红模拟废水

构建了以厌氧污泥作为接种菌源、以铁氰化钾为电子受体、以醋酸钠为基质的双室微生物燃料电池(MFC),研究了MFC在不同的直接大红初始浓度下对基质的降解效果以及系统的产电性能。结果表明:MFC产生的电能主要源于阳极微生物对醋酸钠的降解,直接大红的脱色源于微生物及电化学的降解。直接大红对MFC微生物活性有负面影响,但有利于电子传递。在醋酸钠初始浓度为0.5g·L~(-1)、直接大红初始浓度为100mg·L~(-1)时,处理效果最好,MFC对直接大红模拟废水的48h最大脱色率为38.6%,COD最大去除率为57%,输出功率密度和输出电压分别为6.5 mW·m-2和450 mV左右。     

硝酸盐质量浓度对微生物燃料电池产电及反硝化的影响

目的研究在不同的硝酸盐质量浓度下,MFC的产电、阴极反硝化情况及阳极COD和氨氮的处理情况．实现产电与阴极反硝化的同时进行．方法阳极以实验生活污水为处理对象,阴极以自配具有一定质量浓度的硝酸盐溶液为处理对象,改变阴极的硝酸盐质量浓度,阳极为间歇厌氧运行模式,阴极为间歇缺氧运行模式．结果 当硝酸盐质量浓度由20-200mg／L逐渐增加时,随着初始硝酸盐质量浓度的增加,亚硝酸盐的积累逐渐增加,最高可达65mg／L,硝酸盐相对去除率几乎没有变化,而硝酸盐的绝对去除率则逐渐减小．硝酸盐质量浓度从20～120mg／L变化时对微生物燃料电池的产电效果基本没有影响,当硝酸盐质量浓度增加到160mg／L时,平均输出电压和最高功率密度明显增加,而当硝酸盐质量浓度增加到200mg／L时,平均输出电压和最高功率密度又明显减少．结论阴极硝酸盐质量浓度为160mg／L时,MFC阳极COD的去除率最高,产电效果最好．     

SRB生物阴极微生物电池产电性能及处理AMD的研究

构建以厌氧活性污泥为阳极区底物、不锈钢网和活性炭颗粒组合三维阳极、硫酸根为电子受体、吸附固定在活性炭纤维柱上的硫酸盐还原菌为生物阴极的微生物燃料电池系统(MFC),在HRT=24h下处理模拟酸性矿井水(实测Hg2+质量浓度为19mg/L,Cr6+为26.3mg/L,Mn2+为40.2mg/L,Ni 2+为44.8mg/L;pH=3.03;COD=114.8mg/L;SO2-4=3 096.1mg/L),系统运行25d.结果表明:SRB生物阴极MFC系统具有很好产电性能,输出电压高达445 mV(外电阻为1 000Ω),表观内阻为200Ω,功率密度最高达75.66mW·m-2;其对AMD pH值的调节效果显著,出水稳定在pH=7.2左右;废水中Hg2+、Cr6+的去除率均为100%,Mn2+去除率为65%以上,最高达94%,Ni 2+的去除率在92%以上;出水COD均在50mg/L左右;SO2-4去除速率最高达1.824kg/m3·d-1.SRB生物阴极MFC对AMD具有良好的调节和处理效果.     

掺Pt生物质活性炭纤维电极的制备及其应用MFC

为提高电极利用率,制备了一种掺Pt涂层生物质活性炭纤维笼型阴极材料,并构建了以该材料为空气阴极的微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)。试验结果表明:涂层之后的MFC最大输出电压为329 mV,约是涂层之前电压输出的1.65倍,产电量约是涂层之前的1.53倍,由此表明掺Pt涂层阴极材料能明显提高MFC产电性能。最终确定的涂层电极最佳工艺条件为:碳粉0.5 g、聚四氟乙烯乳液(PTFE)6 mL、0.3 g Pt/C催化剂。     

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.     

碳化钼作为微生物燃料电池阴极催化剂的研究

以循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)考察Mo2C对氧还原反应(ORR)的催化行为,并采用Mo2C作为阴阳极催化剂构建MFC.结果表明,Mo2C对氧还原反应有显著的催化作用,而且其催化效果随负载量增加而增强;当以肺炎克雷伯氏菌(L17)为产电微生物、质量浓度为2 g/L的葡萄糖为燃料,阴阳极催化剂Mo2C的载量均为6.0 mg/cm2时,该MFC的最大输出功率可达1.95 W/m3,为之前报道所对应的Pt阴极材料的Mo2C基MFC最大输出功率的81.5%,Pt为阴阳极催化剂的MFC的56.3%.     

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.     

生物产电加速厌氧堆肥污泥降解及产电性能

为解决污泥厌氧堆肥系统（AnC）运行周期长的问题,在AnC中设置电极引入生物产电技术加速污泥降解同时实现电能回收,构建微生物燃料电池（MFC）型厌氧堆肥系统（MFC-AnC）,考查MFC-AnC对污泥降解及产电性能.结果表明,以脱水污泥为堆肥底物、铁氰化钾为阴极电解液的MFC-AnC堆肥45 d后污泥有机质去除率达22.4%,对照组AnC中为17.7%.MFC-AnC开路电压可达0.84 V,最大功率密度为5.3 W/m3,内阻为98 Ω.增大污泥含水率可显著降低MFC-AnC内阻,提高产电性能.餐厨垃圾的添加可改善脱水污泥降解特性,促进厌氧堆肥顺利进行,降低MFC-AnC内阻.当餐厨垃圾∶脱水污泥体积比为0.5∶1时,获得系统最低内阻和最高输出电压,继续增大餐厨垃圾比例将使内阻升高.     

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%。