微生物燃料電池畢業設計論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ular hydrogen in green algae[J]. Nature, 1939, 143:204?205.[19] Schro168。參考文獻23參考文獻[1], ，et Production，Consumption,and environmental pollution for sustainable development:ACase study in and Sustainable Energy Reviews，2022，12(6):1529 一 1561P[2]，21(4):9 一 11 頁[3] Rabaey K:Verstracte fuel cells:novel biotechnology for Energy .，:291 一 298P[4]Park D H. GREGORY Z J, Improved fuel cell and electrode designs for Producing electricity from mcrobial .，2022 ，81(3):348355P[5] , fuel cell using Enterobacter aerogenes Bioelectrochem Bioenerg 1989,21:25~32[6] Berk RS, Canfield JH. Bioelectrochemical energy conversion[J]. Appl Microbiol., 1964, 12:10–12.[7] Schenk P, ThomasHall S, Stephens E, Marx U, Mussgnug J, Posten C,Kruse O, Hankamer B. Second generation biofuels: Highefficiency microalgae for biodiesel production[J]. BioEnergy Res., 2022, 1(1):20–43.[8] Hui Chen(陳輝). Construction of sediment Microbial Fuel Cell and its power generation(沉積型微生物燃料電池的構建及產電特性研究) [D].JiangSu: Jiangnan University( 江南大學), 2022 [9] Strik D P B T B, Terlouw H, Hamelers H V, Buisman C J. Renewable sustainable biocatalyzed electricity production in a photosynthetic algal microbial fuel cell (PAMFC)[J]. Appl Microbiol Biotechnol., 2022, 81:659–668.[10] Rosenbaum M, Agler M T, Fornero J J, Venkataraman A, Angenent LT. Integrating BES in the wastewater and sludge treatment line. In Bioelectrochemical Systems: From Extracellular Electron Transfer to Biotechnological Application[C]. Edited by Rabaey K, Angenent LT, Schro168。表 31 各周期陽極人工廢水的 COD 處理率Figure 31 Anode of the cycle of artificial wastewater treatment rate of COD運行周期 內阻（Ω）最大功率密度（mW/ ㎡）處理天數 COD 處理率南京工業大學本科畢業論文18正常運行期 18 %陰極加藻期 12 %陰極換載鉑電極期 12 %陰極持續光照期 10 % 各周期陰極溶氧的變化情況如圖 33 為 MFC 陰極正常運行期的陰極溶氧的變化情況，隨著反應的進行，陰極溶氧呈持續下降趨勢，由初始 ；由圖 34 可知，當陰極添加小球藻后溶氧亦呈現明顯的“光升暗降”趨勢，光階段溶氧最高達 ，暗階段時則溶氧迅速降低，溶氧最低水平達 ，電壓變化與溶氧變化趨勢基本一致，說明陰極溶氧是影響電壓變化的主要因素，后期表現出溶氧水平較高但電壓水平較低，則是因為陽極底物消耗的原因所致；由圖 35 可以看出，當陰極更換載鉑電極以后，溶氧與電壓的變化較陰極加藻期基本一致，同樣出現“光升暗降”現象，光階段溶氧最高達，暗階段時溶氧最低水平達 ，與陰極加藻期相差不大；如圖 36，當陰極由光暗間歇培養變為持續光照培養時，溶氧值較波動，但溶氧的平均水平較穩定，大約為 。（2）Nafion117 質子交換膜的處理 ：使用前在 %H2O2 中煮一小時，然后依次南京工業大學本科畢業論文14在蒸餾水、蒸餾水中煮沸一小時后，保存于蒸餾水中備用。（2） 、功率密度 功率密度 P 為基于陽極面積的功率，單位（ mW/m2)按公式計算：P=UI/A(A 為陽極有效面積） 。MFC 的啟動通過定期更換陽極液來完成，當 MFC 產電降至 50mV 左右視作一個周期結束，然后更換陽極液再運行一周期，持續更換陽極液后待某一周期 MFC 產電穩定視為啟動結束，MFC 可進行各因素實驗。12H 2O CaCl2 本課題研究內容，目的及意義 本課題研究目的及意義研究已經證明，幾乎所有的有機廢水都可以被用來產電，因此MFC技術可用于一切需要進行有機廢水處理的領域，包括市政污水處理廠和產生高濃度廢水的工業（例如處理畜牧場或者食品加工廠的廢水等） ，在遠離人群的駐地、工作站、潛艇及極端條件下的封閉和半封閉系統中也具有很好的應用前景。南京工業大學本科畢業論文6 微生物燃料電池的應用前景 隨著社會與經濟的不斷發展,能源消費將逐年增加。例如沉積型MFC中就存在藻和細菌形成的生物膜，彼此之間形成增效關系。原位產氫產電是直接在陽極室中培養微藻進行產氫，利用電極催化氧化H 2產電；異位產氫產電則是將微藻光合產氫反應器與MFC裝置串聯，各反應室條件進行獨立控制。研究還觀察到：當在陽極室進行微藻光暗間歇培養時，暗培養階段的輸出功率有所增加，藻細胞胞內碳儲存(糖原) 被氧化分解；而在光培養階段，藻體光合作用釋放氧氣限制了功南京工業大學本科畢業論文4率輸出，胞內碳儲存增加 [11,14]。異位利用方式則是將微藻光生物反應器與MFC 進行耦聯，藻液由光生物反應器中培養后再通入MFC陽極室進行利用。直到近幾年，微藻和MFC技術的分別發展，以及太陽能綜合利用技術的研究，微藻型MFC又重新獲得研究者們的關注。釋放的電子在微生物作用下通過電子傳遞介質轉移到電極上。而這些問題的產生，均與能源的開采、加工或利用有著密切的關系 [1]。20世紀50年代以后石油危機的爆發，對世界經濟造成了巨大影響，國際輿論開始關注起世界“能源危機”問題。因此，世界各國在能源的戰略和政策上更加強調能源與環境的關系，更加注意環境保護的重要性 [2]。隨著陽極區有機物的不斷氧化和陰極反應的持續進行，在外電路獲得持續的電流。微藻是一種單細胞綠色植物，其生長速度快、占地面積小并且不與農作物競爭土地，藻體富含葉綠素、蛋白質、碳水化合物、油脂等，少木質素和纖維素 [7]。 微藻生物陽極型MFC 微藻生物陽極型MFC是在陽極室中利用微藻直接產電，或是協同產電微生物共同產電。何輝等 [17]考察了小球藻(Chlorella vulgaris )陽極產電的性能，對實際污水的COD去除率為40%；分析電子的產生由兩部分組成，一是小球藻光解水產生，二是細胞代謝光合作用產生的碳水化合物，由細胞膜外累積的細胞色素失去電子給陽極，陽極反應式如下：光合作用： (1)22OCHCOhv?? ???光解水： (2) ????? e/122光 解 代謝作用： (3)??????? eHCismMicrogan422 微藻產氫產電方式生物制氫是當今生物質能源利用中的一大研究熱點。總體而言目前將微藻產氫與MFC 產電過程相耦合的研究報道還比較少。 微藻生物陰極型MFC將微藻放置MFC陰極室培養，光合作用產生的 O2可以加速陰極室的氧化還原速率；同時可吸收利用MFC陽極室反應釋放出的 CO2，或對周邊環境中的CO 2進行捕捉；若選擇能源型或經濟價值型微藻，還可進行藻體的有價回收，降低MFC成本，可謂一舉多得。微生物燃料電池作為一種新能源，其發電技術正引起各國科學家注目并被積極地著手進行優化改善。 本課題的主要研究內容本文利用自行創新設計的陰極利于小球藻生長的MFC反應器作為實驗模型，首先以正常陰極液對其進行啟動運行，待陽極產電菌富集成熟，電池產電穩定以后分別考察了陰極正常運行期、陰極加藻期、陰極換載鉑電極期、陰極持續光照期這四個不同周期運第一章 文獻綜述7行條件下該MFC的產電情況、陰極小球藻的生長情況、陰極溶氧情況及陽極人工廢水的COD處理情況，為能源微藻生物陰極型MFC 的研究提供基礎科學數據。5H2O FeSO4小球藻生物陰極型 MFC 培養條件（除實驗因素外）統一光強 2022lux，光暗間歇（12:12） ，陰極液配方在普通 MFC 陰極液的基礎上添加 BG11 培養基成分，其具體組成如下表：表 25 BG11 培養基成分表Table25 The BG11 mediumBG11 培養基成分 濃度NaNO3 2g/LCaCl2以化學需氧量 COD 為例，所謂去除率，用公式表示為:E=（CODin —CODout）/CODin式中：CODin 一反應開始時陽極液的 COD，mg/L。電池在光階段的平均電壓為 ，最大輸出電壓為 ，分別為陰極正常運行期時的 倍和 倍，暗階段最小輸出電壓則為 ；陰極換載鉑電極后，電池輸出電壓于 4h 迅速升到 ，之后重復上一周期的“光升暗降 ”現象，光階段平均輸出電壓為460mv，最大輸出電壓為 ，分別為上一周期的 倍和 倍，較上周期有了大幅度的升高，說明陰極更換載鉑電極以后能更有效的催化氧還原反應，提高電池產電能力；當將陰極小球藻光暗間歇培養變為持續光照培養時，電壓由初始的 迅速于17h 降至 ，然后又在 2h