不同污泥接种物对微生物燃料电池菌群形成的影响

为考察不同接种物对微生物燃料电池效能和细菌群落形成的影响,以瓶式空气阴极微生物燃料电池为反应器,采用中美两地污水厂污泥作为接种物,分别启动氧化铟锡玻璃平板阳极微生物燃料电池,研究不同接种物对于反应器的运行效能和微生物群落结构的影响.结果表明,中国污水厂污泥启动的反应器总体运行效能要优于美国污水厂污泥启动的反应器,表现在较短的反应器启动时间,较高的运行电压、输出功率密度和电流密度及COD去除效率.两种反应器的阳极群落也显示出巨大差异,中国污水厂污泥接种的微生物燃料电池反应器,其阳极物种多样性要高于美国污水厂污泥接种的反应器.前者的微生物主要分布在5个门中,而后者的微生物仅分布在3个门.原因与中方污泥未经过氯/脱氯处理有关.利用氧化铟锡玻璃作为微生物燃料电池阳极,提取了全部的阳极生物膜进行高通量测序,从而得到更加准确的数据用于后续分析.     

NH3杂质对HT-PEM燃料电池性能的影响

目的研究氢燃料中存在NH3杂质时对高温质子交换膜燃料电池的影响.方法使用燃料电池测试系统测试了HT-PEM燃料电池的极化曲线和交流阻抗图谱,采用等效电路法获得了HT-PEM燃料电池的等效电路元件,并对被NH3毒化后的电池催化剂层进行了电子显微扫描,分析了氢燃料中NH3质量浓度、电池温度和使用时间对HT-PEM燃料电池性能的影响.结果氢燃料中NH3的存在改变了电池电极电化学反应界面的结构,阻碍了质子的传递,导致电池性能下降,并且被NH3毒化后HT-PEM燃料电池再通入纯净氢气后电池性能仍继续下降.结论氢燃料中的NH3对HT-PEM燃料电池有很强的毒化作用,主要体现在降低了电池电极电化学反应界面,同时,被NH3毒化后HT-PEM燃料电池性能很难恢复,这种损害是不可逆的.     

低碳城市水资源回收中心升级为绿色加气站与加电站评估

本研究考虑2种情境提升原有都市水资源回收中心为绿色加气站,设置"绿色加气站"(含"甲烷供应系统"及"绿色氢供应系统")与"绿色加电站".故变更本水资源处理流程,分2种构想.构想1,将园区周边高浓度有机废水做为本处理厂水来源之一,或采用高低浓度废水分流收集方式,废水处理系统则采用两相式厌氧处理系统,以废水及污泥产制氢气及甲烷气成为气态生质能源.构想2,于现有规划设计增设新型有机污泥处理设施,包含高温好氧消化系统及甲烷化系统,可以直接生产甲烷气.另外,可于场址顶部设计太阳能丛林,产生之电力直接供应园区用电,或将处理出流水电解产生氢气燃料.本研究以污水处理量18 000CMD计算可产生之气体燃料,并换算至现有压缩天然气(CNG)公交车、电动车以及氢能汽车所需气体燃料量进行效益分析,若废水处理流程更改为构想1,每日所产生之氢气可供应250部氢能车使用,同时产生的甲烷气体可供应50部CNG公交车使用,若氢气透过燃料电池发电可供应378车次的电动车充电,但此方案必须导入园区周边的高浓度有机废水,将废水COD浓度提高至5g/L才能有效实行.构想2,在不更动现有的水资源回收处理程序设计下,仅在程序中增加有机污泥能源化系统,每日产制出的甲烷气体可供应20部CNG公交车使用,并降低系统污泥产生量达80%,不仅可达到能源回收的目的亦可降低污泥处置成本.最后若于水资源处理中心建物顶端设置太阳能板丛林,所产生的电力可供应园区使用,或可提供电动车加电站使用,每日可补充22车次的电动车.透过设置放流水电解系统,每日可供应7部氢能车使用;设置太阳能发电及电解系统,不仅可提升水回收比例,更具有展示及美化功能.     

基于大肠杆菌催化的微生物燃料电池

使用不同PTFE含量的石墨/PTFE复合膜电极作微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)的阳极,通过大肠杆菌(Escherichia coli)的生物催化作用来获取电流.结果表明,细菌在电化学环境中会经历一个类似于自然选择的活化过程,经过电化学活化的细菌对葡萄糖的生物电催化活性显著提高.此外,复合电极中PTFE的含量能够显著影响微生物燃料电池中电流产生的效率.由恒阻和恒流2种放电模型得到的结果表明,在微生物燃料电池阳极上葡萄糖的电催化氧化涉及到2个动力学过程.     

外加物质UASB接种絮状污泥启动的影响研究

采用自制的UASB反应器组装厌氧反应处理系统,以高浓有机废水为基质,在反应器内分别添加壳聚糖和颗粒活性炭,接种絮状污泥进行启动,研究壳聚糖和活性炭作用条件下的启动过程、污泥变化情况、有机负荷变化情况、CODCr去除率情况和系统VFA浓度变化情况.研究结果表明在反应器启动初期添加壳聚糖或颗粒活性炭物质,均有助于UASB的快速启动,启动完毕后反应器系统处理效率稳定,而且添加颗粒活性炭物质启动效果优于添加壳聚糖,对应用于指导实践操作有一定的积极作用.     

燃料电池汽车车载氢气安全研究

介绍了有关车载燃料电池氢气的安全问题,包括储氢安全、车载氢气系统的安全、燃料电池汽车发生碰撞以及发生氢气泄露时的安全等,指出了目前燃料电池汽车在实际应用中尚待解决的氢气安全问题,并提出了如何解决这些安全问题的建议。     

PEM燃料电池操作参数优化实验

质子交换膜(PEM)燃料电池操作参数的优化是提高其性能和稳定性的重要手段.介绍了燃料电池测试系统的主要功能和使用方法,并运用此系统试对PEM燃料电池动态特性进行了测试.分析了操作参数对PEM燃料电池性能的影响.研究结果发现仅加湿空气或氢气,电池电流密度低,为了获得良好的电池性能,空气和氢气必须同时加湿;电池的加热温度过高或过低,PEM燃料电池的电流密度都很低;加湿温度过低时的电池电流密度比加湿温度过高时的电池电流密度更低;电池温度343 K和加湿温度333 K时,燃料电池的电流密度最大;加大反应气体空气的流量,燃料电池的电流密度一直增大;而增大氢气流量时,电池的电流密度先增大,而后趋于平稳.实验结果对于促进PEM燃料电池的商业化具有重要意义.     

燃料电池氢气供应系统的自适应预测控制

燃料电池汽车被认为是应对环保和石油危机的有效技术方案之一.研究了燃料电池氢气供应系统,建立了氢气供应系统的数学模型.在此模型基础上应用自适应预测控制理论对氢气供应系统进行控制,建立了预测模型,并进行了仿真.仿真结果表明:与反馈控制相比,自适应预测控制误差小,精度高,能较好地消除压力波动,有利于延长燃料电池中电解质膜的寿命.     

微生物燃料电池技术将污水处理厂变电厂

美国俄勒冈州立大学的研究人员利用微生物燃料电池的性能,可直接使污水处理厂的废水产生电力。 微生物燃料电池技术是在细菌氧化有机物的过程中,使燃料电池从阳极到阴极产生电子并创建电流。采用该技术,单位体积污水产出的电力是采用其它微生物燃料电池方式产出电力的10～50倍。该技术还优于另一种基于厌氧分解产生甲烷的废水处理法,因为该技术不会生成硫化氢或甲烷。     

生物阴极微生物燃料电池预处理酸性重金属矿井废水

采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,废水初始pH=4,Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe初始质量浓度均为20mg/L.结果表明,MFC外接电阻100Ω时,对Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe的去除率分别达到99.45%、99.68%、99.65%、98.34%、98.99%;COD、SO2-4的最大降解速率分别为83.4和23.9mg·L-1·d-1,比开路常规生化处理分别提高了15%和181%;同时pH有效提升至中性.表明了微生物燃料电池的对于传统生物法处理酸性矿井废水有预调节作用.     

有机废弃物厌氧生物制氢处理（英文）

化石燃料的枯竭,化石燃料燃烧排放的温室气体加剧了全球变暖的问题,已经成为世界的热点问题之一.氢气作为清洁能源,与沼气和化石燃料相比,燃烧产物只有水.利用有机废弃物厌氧发酵制氢气,通过厌氧反应器和农业废弃物生物制氢模型,计算实验过程中生物产氢量和废弃物消解与微生物生长的关系.实验过程表明:在生物制氢过程中,产氢细菌作用显著,产氢菌可以通过其耐热性进行筛选.而影响生物制氢效率的因素还包括:pH值、温度和有机负荷率等.通过有机物梭菌转化培养,生物制氢纯度高且过程可以有效地进行.采用产甲烷菌抑制步可以消除其H2的消耗.当pH值为4.5~5,温度为35℃,水力停留时间(HRT)为8h,有机负荷率为25%~50%时,通过模型对实验数据拟合得到最大氢气体积分数为88.6%.     

膜生物反应器处理难降解有机废水运行中MLSS—处理效果的研究

本实验采用膜生物反应器处理造纸废水,通过控制曝气池中的污泥浓度（MLSS）,得出MLSS和CODcr去除率的关系。在和普通活性污泥法及生物接触氧化法进行比较的基础上,从生物学的角度分析膜生物反应器处理难降解有机废水的处理。     

生物法处理有机废水的实验研究

本采用序列间歇式反应器（SBR）研究了生物法处理制药有机废水的可行性。实验结果表明，在进水COD为523－2149mg/L，曝气16h时，COD去除率为75－90％，出水COD可达到国家行业废水排放标准。废水中有机污染物通过活性污泥微生物作用被降解，COD浓度降低，基质性脱氢酶活性（DHAs)水平也降低。总脱氢酶活性与活性细菌数目（ABN）的对数显相关。     

空气阴极微生物燃料电池处理模拟酸性矿井水的研究

酸性矿井水因pH值低、重金属离子含量高,难以直接采用硫酸盐还原菌生化处理.试验构建了空气阴极微生物燃料电池系统来处理酸性矿井水,有效处理废水H+和重金属离子,同时还能产电.构建的空气阴极微生物燃料电池系统(污泥量40mL,硫酸盐还原菌30mL,阳极材料为碳布,室温)的最大功率密度达到82.24mW/m2,最大电压为332.2mV;硫酸根的最大去除率达到41.6,对Zn2+、Cu2+、Cd2+和Fe2+的去除率分别达到83.7%、77.4%、84.2%和66.8%,化学需氧量的最大去除率达到60.9%.分析认为,空气阴极微生物燃料电池有效处理废水H+,弱化了H2S的生物抑制作用,强化了硫酸盐还原菌还原产生的S2-与重金属离子生成硫化物,并经能谱分析加以验证.     

压力曝气生物反应器处理工业废水应用实例

采用压力曝气生物反应器处理工业废水.工程应用实例表明,压力曝气生物反应器COD负荷率达到5.0~8.0 kg.m-3.d-1,降解有机物的速率为传统生物处理法的2~4倍,占地面积是传统工艺的1/2.该生物反应器可处理多种有机废水,均取得较好的处理效果.     

氢-空交指流场PEM燃料电池特性研究

目的研究电池温度、加湿温度、气体流量对氢-空交指流场PEM电池性能的影响,优化操作参数,提高PEM燃料电池的性能和稳定性,降低成本,促进其实用化.方法运用燃料电池测试系统测量了PEM燃料电池的性能,分析了电池温度、加湿温度和气体流量对其性能的影响.结果单有氢气或空气加湿,质子交换膜不能充分湿润,燃料电池性能较低;当电池温度和加湿温度同时等于343 K时,电池性能最佳;实验条件下,空气流量为260 ml.cm-3时,最佳氢气流量为70 ml.cm-3.结论实验结果对PEM燃料电池的参数优化具有重要的参考作用,为其推广应用提供实践依据.     

燃料电池氢气供应系统的自适应预测控制

燃料电池汽车被认为是应对环保和石油危机的有效技术方案之一。研究了燃料电池氢气供应系统,建立了氢气供应系统的数学模型。在此模型基础上应用自适应预测控制理论对氢气供应系统进行控制,建立了预测模型,并进行了仿真。仿真结果表明:与反馈控制相比,自适应预测控制误差小,精度高,能较好地消除压力波动,有利于延长燃料电池中电解质膜的寿命。     

进气温度对质子交换膜燃料电池性能影响的试验研究

为了研究不同进气温度对质子交换膜燃料电池性能的影响.首先分析了质子交换膜燃料电池反应的基本原理;其次建立了一个质子交换膜燃料电池性能测试平台,通过控制空气和氢气侧压力为0.1 MPa、燃料电池工作温度为60℃时,同时改变阴极和阳极侧进气温度来对一个由十片单电池组成的电堆进行实验.实验结果表明:质子交换膜燃料电池性能受进气温度影响较大,在燃料电池进气压力和工作温度一定的情况下,随着进气流量的增加,进气温度随之升高,电池性能也将得到明显改善;其次,通过比较同一进气压力、进气温度和工作温度下电堆的一致性,得出第十片单电池性能衰减较快.     

基于氮氢混合气为燃料的PEMFC性能仿真分析与研究

建立以氮氢混合气(氮氢摩尔浓度比1∶3)为燃料的盲孔阳极PEMFC二维动态模型,研究分析燃料电池在阳极流道末端吹扫阀未工作状态下电流与电压随着时间的变化、阳极流道内氢气浓度随时间与空间的变化、吹扫阀控制策略对燃料电池输出特性的影响以及燃料效率随电压的变化。结果表明,当吹扫阀关闭且输出电压一定时,电池的输出电流能够在对应的特定值稳定工作一段时间后急剧下降,其次合理的设置吹扫阀的吹扫时间能够保证电池稳定的工作,当输出电压为0.62V时,燃料电池的效率约为53%,比文献中的实验值高56%。研究结果能够为使用氨气重整气为PEMFC燃料的可行性提供参考。     

反应气体流量和背压对PEM燃料电池性能的影响

目的优化质子交换膜（PEM）燃料电池的操作参数，提高PEM燃料电池的性能和稳定性，降低成本．方法运用燃料电池测试站对有效面积为16cm^2的PEM燃料电池单体的伏安特性和功率密度进行了实验，分析了空气流量、氢气流量和背压对PEM燃料电池性能和功率密度的影响．结果试验结果发现：增大空气流量。燃料电池的性能可以持续提高；增大氢气的流量，电池性能先提高，但流量达到一定值后，性能几乎不变；增大电池背压，电池性能提高．结论电极的淹没现象主要存在于PEM燃料电池的阴极；实验条件下．氢气流量存在最佳值、