微生物燃料电池的意义

1.研究目的

微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂，将燃料中的化学能直接转化为电能的生物反应器。

本文通过一定室型MFC反应器，选择最优的电极材料，并对电极间距，电极面积进行参数调整，进一步对反应器构型，循环流速，膜结构和反应条件进行优化，提高微生物燃料电池的输出功率。

2.研究意义

微生物燃料电池（Microbial fuel cell, MFC）是基于传统的燃料电池（Fuel cell, FC）与微生物相结合发展起来的由阴阳两极及外电路构成的装置。在MFC系统内，微生物通过新陈代谢氧化有机物后将电子胞外传递给阳极，电子再通过外电路到达阴极从而产生电能。从MFC的构成来看，阳极作为产电微生物附着的载体，不仅影响产电微生物的附着量，而且影响电子从微生物向阳极的传递，对提高MFC产电性能有至关重要的影响。因此，从提高MFC的产电能力出发，选择具有潜力的阳极材料开展研究，解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响，对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义。在MFC中，高性能的阳极要易于产电微生物附着生长，易于电子从微生物体内向阳极传递，同时要求阳极内部电阻小、导电性强、电势稳定、生物相容性和化学稳定性好。目前有多种材料可以作为阳极，但是各种材料之间的差异，性对电池性能的影响并没有得到深入的研究。以及各种阳极特

阳极厚度对填料型微生物燃料电池产电性能的影响（清华，钟登杰，小论文）

作为一种新型的清洁能源生产技术,MFC在产电的同时还能处理废水、去除硫化氢、产氢和修复地下水。与传统的废水处理工艺相比,MFC产泥量少、不产生甲烷,从而节省污泥和气体处理费用。但MFC的产电功率密度低,与氢氧燃料电池相比,差3~4个数量级。为了提高MFC的产电功率和处理废水的效率,目前的研究主要集中在产电微生物筛选和MFC结构优化两个方面。对于优化MFC结构,可以通过优化阳极、阴极和质子膜材料,提出新型的MFC结构和运行方式等来实现。

微生物燃料电池处理有机废水过程中的产电特性研究（哈工，尤世界，博士论文）

MFC是一个新生事物，该项技术具有废水处理和电能回收的双重功能，它的出现是对传统有机废水处理技术和观念的重大革新，目前正在引起世界范围内的广泛关注，日渐成为环境科学与工程和电化学领域一个新的研究热点。尤其是在能源供需矛盾日益突出，环境污染日益严重的今天，MFC更显示出其它技术无法比拟的优越性。MFC技术一旦实现产业化，将会使废水处理技术发生一次新的革命，产生不可估量的社会、环境和经济效益。但是由于受到技术和经济方面等众多因素的限制，MFC离实际工程应用的距离还很遥远，相关研究刚刚起步，目前正处于可行性探索和基础研究阶段。本课题正是在这一背景下提出的。由于功率密度低，材料造价昂贵，反应器型式的不确定，有关MFC的研究目前主要停留在实验室的规模和水平上，很难实现商业化应用。因此，为了进一步提高MFC的产电功率密度，降低系统的基础和运行费用，研发适合废水处理工艺特点的MFC结构型式，为进一步的研究提供切实可行的依据与支撑，促进该项技术早日应用于有机废水处理的工程实践，需要在现有研究水平的基础上充分把握MFC研究中多学科交叉的特点，开展MFC的电化学特性和有机物降解特性的基础研究；弄清阳极特性对MFC性能的影响及阴极电子受体在MFC功率密度提高中起到的重

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要作用；在兼顾发电和同步废水处理的双重目标基础上，开发和设计更加适用于有机废水处理的MFC反应器构型式，为MFC反应器设计与运行的优化提供切实可行的理论依据，具有重要的科学意义和参考价值。

微生物燃料电池阳极修饰的研究进展（山东轻工业学院食品与生物工程学院，宋娟，小论文）微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是利用微生物作为反应主体,将燃料(有机物质)的化学能直接转化为电能的一种装置,能在处理废水的同时产生电能,且不排放污染物,作为一类理想的新型清洁能源已成为科学家的研究热点。

微生物燃料电池阳极特性对产电性能的影响（清华，黄霞，小论文）

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cel,l简称MFC)技术是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和生物产电的新技术,它能够在处理污水的同时收获电能,因此受到广泛的关注。

目前微生物燃料电池的产电能力还很低,离实际应用尚有较大的距离,因此,如何提高MFC 的产电性能是该领域的研究热点。

微生物燃料电池阳极产电微生物和阴极受体特性及研究进展（中国科学院，付洁，小论文）为了解决不可再生能源(如煤，石油等)日益短缺造成的能源危机和减小温室气体大量排放给环境带来的巨大污染，寻找绿色环保型替代能源已成为各国研究者关注的热点。微生物燃料电池以其独特的优势在近些年引起了学者的广泛关注。微生物燃料电池(MierobialFueleell，MFe)是一种通过微生物的代谢作用将蕴藏在有机物中的化学能转化成电能的装置。与其他燃料电池相比，它具有以下优点:①燃料来源广泛，生活污水、发酵废糟等都可以作为燃料;②反应条件温和，一般可在室温下进行川;③清洁、环保，不会引起环境污染。

填料型微生物燃料电池产电特性的研究（清华，梁鹏，小论文）

微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)在净化污水的同时收获电能,有可能降低污水处理的成本,因而近年来受到了广泛关注.然而,目前MFC输出功率很低,以空气阴极MFC为例,国外文献中报道的最大输出功率密度为1 500 mW/m2,远低于氢氧燃料电池的功率密度,因而当务之急是提高MFC的产电能力。

碳纳米管阳极微生物燃料电池产电特性的研究（同上）

由于微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)能够在净化污水的同时,将有机物中的化学能转化为电能,为节能低耗型污水处理新工艺的研究提供了一个新的思路,因此近年受到广泛关注.但现有的MFC产电能力较低,这使MFC的实际应用受到限制.因此,提高MFC的产电能力是目前研究的主要目标之一.从MFC的构成来看,阳极作为产电微生物附着的载体,不仅影响产电微生物的附着量,同时还影响电子从微生物向阳极的传递,对提高MFC产电性能有至关重要的影响.因此,从提高MFC的产电能力出发,选择具有潜力的阳极材料开展研究,解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响,对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义.

基于升流式厌氧污泥床反应器的微生物燃料电池的研究（苏州大学，王万全，小论文）

微生物燃料电池(MFCs)是利用微生物的催化作用直接将燃料的化学能转换为电能的装置。生活污水和工业废水中含有大量的有机物可作为其燃料而获得电能,同时有机物得到降解。因此,MFCs的研究与开发已成为当前污染治理、开发新型能源的研究热点。

微生物燃料电池及其应用研究进展（中国石油大学，詹亚力，小论文）

三个利用方向

利用MFC输出电能的特点进行新型能源的开发,

利用MFC电流与水中有机物之间的定量关系进行新型污水水质检测方法的研究,

利用MFC的特殊环境对特殊性能的微生物进行驯化。

开发前景

替代能源；传感器；污水处理新工艺；利用微生物燃料电池的特殊环境进行未培养菌的富集；替代能源——生物质制氢被认为是未来氢燃料电池的原料来源,而MFC与生物质制氢的共同