隨著環(huán)境污染及能源短缺等問題的日趨嚴重,微生物燃料電池（microbial fuel cell,MFC）作為一種新型能源技術(shù),能在產(chǎn)生清潔電能的同時有效降解污染物或有機廢物,近年來受到了廣泛的關(guān)注。MFC能在常溫下工作,采用具有豐富靈活代謝途徑的微生物作為生物催化劑代替了傳統(tǒng)燃料電池中昂貴的貴金屬或者其他化學催化劑,使得其在污水處理、生態(tài)修復和便攜式能源器件等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而,因受限于MFC陽極上的微生物吸附量及產(chǎn)電菌與電極之間的電子轉(zhuǎn)移效率等生物電催化性能,使得MFC啟動速度較慢并且輸出功率較低,極大地限制了MFC的實際應(yīng)用。盡管已經(jīng)有各種陽極材料被大量報道,但是由于生物電化學體系的復雜性和多變性,目前對納米材料界面上電子傳遞機制以及納米結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)對細菌外膜蛋白轉(zhuǎn)運電子和細菌膜生長的影響等研究仍然不夠深入,而這一點對合理設(shè)計材料的納米結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)以及制備高性能的MFC陽極材料至關(guān)重要。微生物催化劑與電極之間的胞外電子傳遞過程是影響MFC性能的主要因素,雖然研究已經(jīng)表明陽極納米材料的表面性質(zhì)及其空間結(jié)構(gòu)對MFC陽極動力學過程有較大影響,但是陽極材料的納米結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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? 2+ 24 +24 催化劑→ 12 2 其反應(yīng)原理如圖 1.2 所示：圖 1.2 典型的 H 型雙室微生物燃料電池原理結(jié)構(gòu)示意圖1.2.3 微生物燃料電池的分類根據(jù)微生物產(chǎn)電菌的產(chǎn)電原理可將 MFC 的構(gòu)造設(shè)計成很多樣式，導致經(jīng)過大量課題組近 10 年來的研究與發(fā)展，目前 MFC 種類繁多并且構(gòu)造多樣化，因此通過對這些電池進行分類將有助于進一步了解微生物燃料電池的本質(zhì)，進一步促進該技術(shù)的快速發(fā)展。圖 1.3 顯示了按照不同依據(jù)劃分的 MFC 類型。

圖 1.3 微生物燃料電池分類示意圖根據(jù)電池構(gòu)型可分為雙室型和單室型。據(jù)電池組成結(jié)構(gòu)的不同，可將 MFC 分為雙室型[39]和單室型[40]。普通燃料電池是由交換膜隔開的陽極室和陰極室組成，因此也常被稱為使用的交換膜主要有陽離子交換膜、陰離子交換膜以及質(zhì)子交換膜等的雙室型裝置有 H 型雙甁式和矩形式，其基本的構(gòu)造原理如圖 1.2內(nèi)主要是細菌及其營養(yǎng)底物，陽極的產(chǎn)電效率主要受細菌種類及陽的影響；陰極的反應(yīng)受催化劑的催化活性及電子受體的種類影響，電鐵氰化物或高錳酸鹽等；質(zhì)子交換膜的使用可將氧氣和細菌進行有夠防止氧氣滲入陽極室使其氧分壓升高從而影響細菌的生長狀態(tài)，同菌新陳代謝過程中通過分解有機物產(chǎn)生的質(zhì)子快速地傳遞至陰極室和陰極室之間的酸度及電荷能夠?qū)崿F(xiàn)平衡。雙室型 MFC 由于操作簡，是目前被廣泛使用的一種電池構(gòu)型，其能夠被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究電極材料性能。由于在雙室型 MFC 中交換膜的存在及陽極與陰極之

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微生物電化學系統(tǒng)電子中介體[J]. 劉利丹,肖勇,吳義誠,陳必鏈,趙峰.  化學進展. 2014(11)

博士論文
[1]基于納米結(jié)構(gòu)陽極的腐敗希瓦氏菌胞外電子傳遞機理研究[D]. 鄒龍.西南大學 2016
[2]碳納米材料修飾電極強化微生物燃料電池產(chǎn)電特性與機理[D]. 張亞平.華南理工大學 2014



本文編號：3533158