介紹了微生物燃料電池（microbial fuel cells,MFCs）技術(shù)原理、材料、產(chǎn)電微生物,分析了MFCs應(yīng)用領(lǐng)域及其限制因素,綜述了MFCs的最新研究狀況,最后對(duì)MFCs的未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行了展望。 

【文章來(lái)源】：現(xiàn)代化工. 2020,40(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

微生物燃料電池原理圖

研究微生物的電子傳遞本質(zhì)對(duì)了解微生物的代謝機(jī)理及MFCs的運(yùn)行具有重要作用，微生物與陽(yáng)極之間通過(guò)3種方式進(jìn)行胞外電子傳遞，分別是膜氧化還原蛋白、納米導(dǎo)線、電子穿梭體(圖2)[19]。微生物與電極表面物理接觸，通過(guò)細(xì)胞外膜與細(xì)胞色素c之間的相互作用，形成胞外電子傳遞通路。Kim等[20]發(fā)現(xiàn)一些具有電化學(xué)活性的微生物還可通過(guò)細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)長(zhǎng)絲進(jìn)行電子傳遞，這種向外延伸直至胞外基質(zhì)中的絲狀附屬物稱為納米導(dǎo)線，已鑒定的通過(guò)納米導(dǎo)線進(jìn)行電子傳遞的微生物有希瓦氏菌屬、地桿菌屬。細(xì)胞表面的菌毛也可參與胞外電子轉(zhuǎn)移，F(xiàn)e(Ⅲ)還原的研究發(fā)現(xiàn)，含有菌毛的“G.Sulfurreducens”生物量逐漸增加，而不含菌毛的微生物增殖緩慢。電子穿梭體是具有催化能力的低分子質(zhì)量有機(jī)分子，常見(jiàn)的電子穿梭化合物有硫氨酸、甲基紫、2-羥基-1,4-萘醌、中性紅等物質(zhì)，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易生物降解且無(wú)生物毒性的性質(zhì)�！癝hewanella oneidensis MR-1”能夠釋放核黃素和核苷酸，同樣可作為電子傳遞的穿梭體，電子穿梭體的發(fā)現(xiàn)使微生物擺脫了需要直接與電子受體接觸的限制，有助于提高產(chǎn)電效率。雖然在胞外電子傳遞機(jī)制方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但涉及氧化還原活性蛋白之間相互作用及穿梭體促進(jìn)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。1.4 電極材料

陰極作為氧還原反應(yīng)的主要部位，催化性能決定MFCs的產(chǎn)電效率，盡管貴金屬催化劑能夠顯著降低氧還原反應(yīng)的過(guò)電位，但催化劑的使用壽命及高成本限制了應(yīng)用。制備非貴金屬催化劑的電極材料有重要意義，Bhowmick等[24]用Co3O4與導(dǎo)電油墨共混作為氧還原反應(yīng)的催化劑，MFCs輸出功率密度能夠達(dá)到6.13 W/m3，甚至高于Pt催化陰極MFCs，盡管過(guò)渡金屬作為催化劑可以降低成本，但催化機(jī)理尚待研究。1.5 膜材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]剩余污泥燃料電池處理含鉻廢水的效能及機(jī)理[J]. 周秀秀,顧早立,郝小旋,張姣,張志強(qiáng),夏四清.  中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2014(09)



本文編號(hào)：3056456