外阻对微生物燃料电池性能的影响_张培远
电子受体对微生物燃料电池产电性能的影响
电子受体对微生物燃料电池产电性能的影响刘远峰;孙伟;宫磊【摘要】以厌氧污泥为接种菌源,醋酸钠为阳极基质,分别构建了铁氰化钾和过硫酸铵为电子受体的双室微生物燃料电池(MFC),并研究了MFC在不同电子受体下的产电性能.结果表明,以铁氰化钾和过硫酸铵为电子受体的MFC最大稳定输出电压均随着电子受体浓度的升高而增大.当铁氰化钾质量浓度大于2.0 g/L时,MFC最大稳定输出电压增幅不大.两种MFC的内阻均随电子受体浓度的增大而降低.阴、阳极溶液体积相等,外阻为5 000 Ω时,以10.0 g/L过硫酸铵为电子受体,MFC最大开路电压和最大输出功率密度分别为1 029.0mV和385 mW/m3;以10.0 g/L铁氰化钾作为电子受体,MFC最大开路电压和最大输出功率密度分别为711.8 mV和73 mW/m3,均小于以过硫酸铵为电子受体的最大开路电压和最大输出功率密度.因此,过硫酸铵是一种理想的电子受体,能够提高MFC产电性能.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2016(038)011【总页数】6页(P84-89)【关键词】微生物燃料电池;电子受体;产电性能;降解【作者】刘远峰;孙伟;宫磊【作者单位】青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文在环境污染加剧、能源紧张的今天，开发风能、太阳能、生物质能等可再生能源是解决未来能源紧张，保护环境，实现可持续发展的必由之路[1-2]。
微生物燃料电池(MFC)作为一种能够在有机废水处理过程中回收电能的最新生物处理技术，正在世界范围内引起研究人员的广泛关注,一旦实现产业化，将会给有机废水处理行业带来一次新的革命，产生不可估量的社会、环境和经济效益。
MFC是在电化学技术基础上发展起来的，以微生物为阳极催化剂，将燃料(如糖类等)的化学能直接转化为电能的装置[3-6]。
微生物燃料电池产电性能的研究
微生物燃料电池产电性能的研究专业：生物化工工艺班级：学生姓名：完成时间：2013年5月2日一、课题分析（1）课题背景: 近年来微生物燃料电池技术在国外接连取得突破性研究成果, 并迅速成为新概念废水处理的热点。
介绍了微生物燃料电池技术的原理和特点, 系统综述了该项技术的研究进展, 重点总结了在产电菌、系统构型与材料研究等方面的最新研究成果, 分析了存在的问题, 在此基础上指出微生物燃料电池技术研究的重点突破方向。
（2）检索工具⑴中国知网⑵Google（3）检索策略1.期刊论文检索操作步骤：①打开中国知网，采用高级检索②以“微生物燃料电池”、“产电”和“性能”为关键词进行检索检索结果：共检索到相关文献6条，通过查看题目和摘要下载了1篇全文③以“微生物燃料电池”、“产电”为关键词进行检索检索结果：共检索到相关文献117条，通过查看题目和摘要下载了16篇全文2.英文文献检索操作步骤：①打开Google，采用高级检索②在检索项“with all of the words ”中输入“MFC”进行检索检索结果：共检索到相关文献111000条（4）文献汇总序号题名作者作者单位文献来源发表时间1 产电微生物菌种的筛选及其在微生物燃料电池中的应用研究黄杰勋中国科技技术大学【博文】中国科技技术大学2009-11-012 电子中介体固体化及其在微生物燃料电池阳极的应用王凯鹏武汉大学【博文】武汉大学2010-09-013 废水处理新概念——微生物燃料电池技术研究进展孙健；胡勇有华南理工大学环境科学与工程学院；华南理工大学环境科学与工程学院广州【期刊】工业用水与废水2008-02-284 功能化碳纳米管材料在微生物燃料电池中的应用研究莫光权华南理工大学【博文】华南理工大学2010-09-015 微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究强琳；袁林江；丁擎西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育重点实验室【期刊】水资源与水工程学报2010-08-156 微生物燃料电池及介孔磷酸锆阳极材料的电化学研究张领艳北京工业大学【硕士】北京工业大学2011-06-207 微生物燃料电池阴极性能化及传输特性研究付乾重庆大学【硕士】重庆大学2010-05-018 微生物燃料电池在污水处理领域应用的最新进展谢珊；欧阳科；陈增松五邑大学化学与环境工程学院；嘉江市环境科学研究所有限公司【期刊】广东化工2011-07-259 微生燃料电池中产电微生物的研究进展物谢丽；马玉龙宁夏大学【期刊】宁夏农林科技2011-07-1010 微生物燃料电池最新研究进展范德玲；王利勇；陈英文；祝社民；沈树宝南京工业大学国家生化工程技术研究中心；南京工业大学材料科学与工程学院【期刊】现代化工2011-06-2011 电化学产电菌分离及性能评价冯玉杰；李贺；王鑫；何伟华；刘尧兰哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室【期刊】环境科学2011-11-1512 海底微生物燃料电池阳极锰盐改性及产电性能研究李魁忠；付玉彬；徐谦；赵忠凯；刘佳中国海洋大学材料科学与工程研究院【期刊】材料开发与应用2011-06-1513 黄姜废水微生物燃料电池产电去污性能研究李辉；朱秀萍；徐楠；倪晋仁北京大学深圳研究生院环境与能源学院城市人居环境科学与技术重点实验室；北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室【期刊】环境科学2011-01-1514 加入多孔球形颗粒微生物电池的性能研究王晖；杨平；郭勇；廖勋；李小芳；汪莉四川大学建筑与环境学院【期刊】环境工程学报2010-02-05二、文献阅读我以微生物燃料电池处理废水为研究课题，对下载的文献进行经略阅读，选取了其中10篇，然后进行细读，共花费了9小时将筛选出的文献阅读完毕，并从阅读的文献中摘录了一些信息，对摘录下的信息进行分析，整理，又花了4小时将本篇论文完成。
微生物燃料电池存在的问题
微生物燃料电池存在的问题
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物质转化为电能的新
型生物电化学系统。
虽然这种技术具有许多优势，如高效、低成本、环保等，但是在实际应用中还存在一些问题。
首先，微生物燃料电池的发电效率较低。
目前市场上的微生物燃料电池的发电效率只有10%左右，远低于传统化石能源发电设备的效率，这也限制了其在实际应用中的推广和应用。
其次，微生物燃料电池的稳定性较差。
微生物燃料电池的电化学反应过程是一个复杂的生物化学过程，微生物的生长状态、环境参数的变化等因素都会影响其发电效率和稳定性，这也是目前微生物燃料电池技术面临的主要挑战之一。
此外，在微生物燃料电池的应用过程中，还存在一些技术难题，如微生物生长速度慢、电极寿命短、电极材料选择不当等问题。
这些问题不仅限制了微生物燃料电池的发展，同时也限制了其在工业生产中的应用。
综上所述，微生物燃料电池技术在实际应用中还存在一些问题，需要进一步的技术研究和发展。
只有克服这些问题，才能更好地发挥微生物燃料电池在环保、节能等方面的优势。
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外阻对污泥微生物燃料电池产电以及有机物降解的影响
极微 生物菌落结构有 明显差异 ；Ｃ Ｖ扫描发现外阻对生物膜氧化还原能力有屁著影响 ，低 电阻下运行 的『极， 物膜氧化还 ５ ｌ 【 Ｊ
生态环境学报 ２ ， ０５： ４ —５ ０ ２ （）９ ６９ ０ １ １
Ｅｃ ｌ ｇ ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｃ ｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔｌ ｉｎ ｅ ｏ Ｓ
ｈｔ：ｗ ．ｅｃ． ｒ ｔ ／ ｗｗｊ ｓｉｏ ｐ／ ｅ ｃｎ Ｅ ｍａ ：ｄｔｒ ｅｓｉｏ — ｉ ｅ ｉ ＠ｊｅｃ． ｍ ｌ ｏ ｔ
污泥 是污水 处理 厂 的副产 品 ，除含 有大 量水分
电特 性 以及有 机物 降解速 率 的影 响 ，Ｉ时研 究 橄 ¨ ＝ 】
生 物膜 氧化还 原活性 在不 同外 阻条 件下 的变 化
外 ，还含有 难 以降解 的有机 物 、重金 属 、盐类 以及 少量 的病 原微 生物 和寄生 虫 卵等 ，成 分 十分复 杂 ， 且 物化性 质 很不 稳定 ，高达 ３ ％～ ０ ０ ６％的有机 物 含 量极 易腐 败 产生 恶臭 ，如 果不 妥善 处理 ，既 浪费 资 源 ，又对 环境 造成 二次污 染 Ｊ 。 微生 物燃料 电池（ ｃｏ ｉｌｕｌｅｌ ＭＦ ） ｍｉ ｂａｆｅｃｌ ｒ ， Ｃ将解 决环 境污 染与 生产 新能 源紧 密结合起 来 ，是 一种 能 够将 有机 物 中的化 学能直 接转 化为 电能 的装置 ｐ Ｊ ， 具有 反应 条件 温和 、环境 友好 、能 量转 化效率 高 、 操作 简单 等优 点 ， 成为 近年来 研究 的热点 ｌ ｊ研究 ｏ。 表 明 ，污 泥 中含有大 量 的蛋 白质 ，碳水 化合 物等 有 机 物质 ，可直 接用 于 ＭＦ 产 电【’Ｊ Ｃ １ 。但是 由于电 ｏ 池 结 构 【 ］ 操 作 条 件 之Ｉ 因素对 电 池 的 影 ｌ 以及 ３ 等
微生物燃料电池产电性能的研究
性能研究
忠凯朱秀萍； 北京大学深圳研 【期刊】环境 2011-01-15
电池产电去污性能研 徐楠；倪晋仁 究生院环境与能
科学
究
源学院城市人居
环境科学与技术
重点实验室；北
京大学环境工程
系水沙科学教育
部重点实验室
14 加入多孔球形颗粒微 王晖；杨平； 四川大学建筑与 【期刊】环境 2010-02-05
生物电池的性能研究 郭勇；廖勋；
环境学院
工程学报
李小芳；汪莉
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徐州工业职业技术学院论文
15 矩形微生物燃料电池 张培远；刘中 北京工业大学传 【期刊】微生 2011-06-20
性能的分析
良
热强化与过程节 物学通报
能教育部重点实
验室及传热与能
源利用北京市重
点实验室
16 微生物燃料电池降解 赵世辉；李友 华南理工大学制 【期刊】中华 2011-03-23
典型的微生物燃料电池中物质、电子和质子的传递过程主要为：① 阳极侧有机物在微生物活性 表面发生反应释放出电子及质子的过程；② 电子透过微生物细胞膜传递到电极表面的过程（传递方式很 多）；③ 电子经由外电路传递到阴极的过程；④ 阳极侧质子（H+）通过质子交换膜传输到阴极的过程； ⑤ 阴极电子受体（O2）从本体溶液传递到阴极表面的过程；⑥ 阴极电子受体（O2）从阴极室渗透至阳 极的过程；⑦ 阳极侧燃料（废水中有机物）通过本体基质传递到微生物活性表面的过程。
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徐州工业职业技术学院论文
转变为电能的装置。微生物燃料电池技术的特点就是从微生物细菌氧化分解有机底物的自然生理代谢过 程中提取能量，生物发电。[3]从微生物燃料电池的产电过程可知，在废水中广泛存在的各种有机物以及 生物质都是微生物燃料电池潜在的燃料，这些燃料中储藏的巨大化学能都可通过微生物细菌的自然生理 代谢过程而温和的提取出来。从能源利用和环境保护的角度来看，通过微生物燃料电池这一技术既可以 达到降解水中有机污染物，净化环境的目的，同时又能够产生清洁无污染的电能。因此，微生物燃料电 池技术是一项绿色环保的电源新技术，具有很好的应用前景。该技术的发展为高效开发生物质能，合理 解决环境污染和能源匮乏问题提供了切实可行的解决方案。[4]
外加电压对微生物电解池性能影响研究
材 料 、系 统结 构和操 作 等各 方 面 的深 入研 究 得到 了很 大 的发
展［ ９ ］ 。基于此 ，本文构建 了微生物电解池产氢系统，以乙酸
钠 溶液 为产 氢 底物 ， 研究 ０ ． ６ 、１ ． Ｏ Ｖ 不 同外 加 电压对 ＭＥ Ｃ系
图１ ＭＥ Ｃ试 验装 置
本实验的 ＭＥ Ｃ接种物为福州市某污水处理厂的回流污 泥， 底物为 ｌ ｇ ／ Ｌ的乙酸钠溶液。 ＭＥ Ｃ分别在 ０ ． ６ 、１ ． ０ Ｖ的外
和平均产氢速率（ Ｑ 。 ） 评价 ＭＥ Ｃ系统在一个周期内的产氢效
果 ，计 算公 式 如下 ： Ｑ： 式中： Ｑ 为产 氢速牢 ； Ｌ 为 氢气体 积 ， 为 ＭＥ Ｃ有
ＶＭＥ ｃ ×ｔ
效体 积 ； ｆ 为产气 时 问 ； 其中 Ｑ ｌ ｍ 为产 氯最快 的时 间段 ｔ 产 生 的 产氢速 率 ，Ｑ 。 为整个运 行周 期 的产氢 速率 。
机底物如葡萄糖和乙酸盐，并将 电子和质子转移到阴极 ，以
进 行氢 的释放 反 应【 ５ 】 。这 个反 应 不是 自发 的 ，需要 额 外施 加
电压 ， 理论上需要施加的电压为 ０ ． １ １ ４ Ｖ， 但 由于电极过电压
（ 电压 损耗 ） 的存在 ，实际需 要 大于 ０ ． １ ３ ０ Ｖ 的 电压来 产 生氢
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｅ ｌ ｌ ， ＭＥ Ｃ） 作为 一种 新 兴 的“ 绿色 ” 技术 ， 可 以处 理 多种 类 型废 水 ，并 伴 有氢 气 产生 【 ３ 】 ，已经成 为 目前 最具 吸 引 力 的技术 之 一【 ４ Ｊ 。 在 ＭＥ Ｃ中， 阳极 的微生 物群 落会 氧 化有
气袋，每两天更换一次底物 ，实验共进行五个循环 。
微生物燃料电池 详细
微生物燃料物 • Electricigens:指那些能够在厌氧条件下完全氧化有机物成 CO2，然后把氧化过程中产生的电子通过电子传递链传递 到电极上产生电流的微生物，同时微生物在电子传递过程 中获得能量支持生长。 • 产电微生物种类：大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草芽孢杆 菌、梭状芽孢杆菌、嗜水气单胞菌等
动力学问题解决途径 ： 1）选择产电效率高的菌种； 2）选择适合的不同菌种进行复合培养，使之在电池 中建立这种所谓的共生互利关系，以获得较高的输出 功率； 3）增大阳极的表面积。
内阻问题：
内电阻的微降会显著地提高输出功率，说明其在提高电 池的输出功率方面具有重要作用。 1）PEM对内阻的影响 2）PEM和电极的空间距离对内阻的影响 3）电极间距离和电极表面积对系统内电阻的影响
传递问题： 反应物到微生物活性位间的传质阻力和阴极区电子 最终受体的扩散速率是电子传递过程中的主要制约因 素。 氧作为阴极反应的电子受体最大问题是水中的溶解 度低。
各种形式的微生物燃料电池
电子传递 • 细胞膜直接传递电子 其电子直接从微生物细胞膜传递到电极，呼吸链中细胞色 素是实际电子载体；提高电池功率，关键在于提高细胞膜 与电极材料的接触效率。 • 由中间体传递电子 氧化态中间体 还原态中间体 排除体外 电极表面被氧化
• 间接MFC：需要外源中间体参与代谢，产生电子才能传递 到电极表面，如脱硫弧菌、普通变形杆菌和大肠杆菌等； • 直接MFC：代谢产生的电子可通过细胞膜直接传递到电极 表面；如地杆菌、腐败希瓦式菌和铁还原红螺菌等；
微生物燃料电池输出功率及其影响因素
收稿日期:2018 12 09 基金项目:科技部中国 马其顿政府间科技合作项目;辽宁省教育厅项目(LZ2016006). 作者简介:颜闽秀(1972 ),女,福建仙游人,沈阳化工大学副教授,博士.
第4期
颜闽秀等:微生物燃料电池输出功率及其影响因素
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响 ,为 今 后 从 控 制 角 度 提 高 输 出 功 率 打 下 基 础 . 目前微生物燃 料 电 池 的 输 出 功 率 较 低,其 输
而对建模、优化控制等方面的研究是近几年开 展的.建立细菌底物消耗模型可以更深入地从控制 角度研究微 生 物 燃 料 电 池、优 化 系 统 的 运 行 状 态、 更好地发 挥 系 统 的 最 佳 效 果,不 仅 能 降 低 运 行 成 本,而且还 能 在 在 实 际 应 用 中 带 来 更 多 的 经 济 效 益.现有研究成果中关于微生物燃料电池建模的很 少.文献[7]中建立了基于微生物的动力学模型,能 够了解细菌生长情况以及动力学改变引起的底物 浓度变化;文 献 [8]从 生 物 医 学 角 度 对 微 生 物 燃 料 电池进行了建模,在不需要电子介质的情况下提供 了更详细的 分 析 结 果;文 献 [9]从 过 程 电 子 转 移 角 度对微生物燃料电池建立了一维模型;文献[10]在 文献[9]的基础上建立了三维模型;文 献[11]利 用 Butler-Volmer方程,根据生化 反 应、物 料-电 荷 平 衡 建 立 了 双 室 模 型 .总 体 来 说 ,还 缺 少 对 微 生 物 燃 料电池系统全面 的 了 解,特 别 是 从 控 制 角 度 建 模 的研究很少.本文在 文 献 [11]的 基 础 上 从 非 线 性 动力学角 度 出 发 建 立 微 生 物 燃 料 电 池 的 数 学 模 型 ,能 够 更 好 地 描 述 微 生 物 燃 料 电 池 的 动 态 特 性 , 并分析了 主 要 工 作 参 数 变 化 时 对 系 统 输 出 的 影
微生物燃料电池的性能提升与优化
微生物燃料电池的性能提升与优化微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）是一种利用微生物代谢产生电能的新型能源转换技术。
它具有环境友好、可持续、可再生的特点，被广泛研究和应用于废水处理、能源生产、生物传感和环境监测等领域。
然而，目前微生物燃料电池的性能还有待提升和优化。
本文将详细介绍微生物燃料电池的性能提升与优化方法，并探讨其挑战和未来发展方向。
一、微生物燃料电池性能提升方法1.1 催化剂选择与改良催化剂在微生物燃料电池中起着重要的作用，可以促进电子转移并提高电极的电化学反应速率。
常用的催化剂包括铂、铜、镍等金属催化剂。
研究表明，纳米颗粒催化剂具有更高的催化活性和稳定性，可以有效提高微生物燃料电池的性能。
此外，还可以通过改良催化剂表面结构，如纳米合金、多孔性结构等，进一步优化催化剂性能。
1.2 电子传输增强微生物燃料电池中，电子传输是限制电极反应速率和整体性能的关键因素之一。
目前主要通过增加电极表面积、改良电极材料和优化电容结构等方法来提高电子传输效率。
例如，导电聚合物、碳纳米管等材料被广泛应用于电极制备，可以提高电子传输速率和电极反应活性。
1.3 微生物选择与改良在微生物燃料电池中，选择合适的微生物是至关重要的。
优质的微生物应具备高电子转移能力、广谱底物利用能力和抗毒性等特点。
目前，研究人员正在努力提高常见细菌和真菌的电子传导性，通过基因工程等方法改良微生物，以提高微生物燃料电池的性能。
二、微生物燃料电池性能优化方法2.1 温度控制与优化温度对微生物燃料电池性能有显著影响。
适宜的温度可以促进微生物代谢和生物化学反应，提高能源转化效率。
因此，通过控制和优化微生物燃料电池的温度，可以进一步提高其性能。
此外，研究人员还发现温度对微生物组成和代谢途径选择等方面也起着重要的调控作用，因此温度优化对微生物燃料电池性能的优化至关重要。
2.2 溶解氧控制与供应溶解氧是微生物燃料电池过程中的关键因素之一。
微生物燃料电池在废水处理中的应用
微生物燃料电池在废水处理中的应用李毅胡翔王程远王瑞林(北京化工大学化学工程学院,北京)[摘要]设计了一个经典的双室微生物燃料电池,并考察了其在接种厌氧污泥条件下对葡萄糖模拟废水的产电性能。
试验采用间歇运行的方式,主要考察了电极材料及初始COD对微生物燃料电池产电性能的影响。
结果表明,当外阻为100Ω时,该电池在初始COD为1000mg/L,以石墨为电极的运行条件下产电性能最好,最大电流密度为4.4mA/m2。
另外,还对以水及好氧污泥作为电池阴极时系统的产电性能进行了对比。
通过对两者极化曲线的分析可知,以好氧污泥作为电池阴极可以大大减小系统的内阻,从而提高电池的产电性能。
[关键词]微生物燃料电池;好氧污泥;废水处理[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2008)09-0059-04微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)是一种利用微生物体作为催化剂将有机物质及无机物质氧化并产生电能的装置〔1〕。
随着环境问题日益严峻以及经济高速发展对能源需求的日益增加,微生物燃料电池的研究也越来越受到人们的重视。
H.Liu等〔2〕以城市生活污水为营养物质构成的新型微生物燃料电池,实现了对污水处理的同时回收电能,从而在一定程度上降低了污水的处理成本。
然而,现在国内外大部分关于微生物燃料电池的研究都集中在单容器型的微生物燃料电池方面,重点都围绕着减少微生物燃料电池的内阻,从而提高微生物燃料电池的产电性能〔3〕。
传统的废水处理工艺中,生物处理部分主要是由好氧生物处理和厌氧生物处理组成。
这与传统的双室微生物燃料电池的构造相匹配。
因此,双室微生物燃料电池是在废水处理过程中,实现废水处理和能源回收的理想模式。
基于上述观点,笔者设计了一个双室微生物燃料电池,利用该电池装置进行产电实验研究,并通过模拟实际废水处理工程中的具体工艺流程考察了该装置的产电性能。
1.实验部分1.1双室微生物燃料电池系统的搭建双室微生物燃料电池系统如图1所示,该电池由有机玻璃制成,主要由阴极室和阳极室两部分构成。
燃料电池外部介绍物质对它的阻隔离析效果的研究
燃料电池外部介绍物质对它的阻隔离析效果的研究燃料电池是一种利用化学能转化为电能的高效能源装置，被广泛应用于交通工具、航空航天等领域。
在燃料电池的运行过程中，其性能受到外部环境的影响颇大。
在燃料电池堆中，除了电化学反应和热效应外，还存在着多种液态和气态物质的传输过程。
其中，外部介绍的物质对燃料电池的阻隔离析效果具有重要意义。
燃料电池堆的稳定运行离不开外部介绍物质的阻隔离析。
燃料电池堆内部的电解质、氢气、氧气等物质之间的传输会影响燃料电池的性能和寿命。
而外部介绍的物质则可能通过燃料电池的包覆层或密封件进入燃料电池堆内部，导致物质的相互作用和反应，从而降低燃料电池的性能。
因此，对外部介绍物质对燃料电池的阻隔离析效果进行研究是十分必要的。
燃料电池外部介绍物质会对燃料电池产生哪些影响呢？首先，外部介绍物质可能会与燃料电池内部的电解质发生化学反应，导致电解质失效或燃料电池的性能下降。
其次，外部介绍物质可能会与燃料电池内部的电极材料发生相互作用，影响电化学反应的进行，从而降低能量转化效率。
另外，外部介绍物质进入燃料电池堆内部还可能导致物质的阻隔离析效果降低，影响燃料电池的稳定性和寿命。
因此，研究外部介绍物质对燃料电池的阻隔离析效果，对提高燃料电池的性能具有重要意义。
那么，如何研究外部介绍物质对燃料电池的阻隔离析效果呢？首先，可以通过模拟实验的方法，模拟外部介绍物质对燃料电池的影响，进而研究物质的传输规律和化学反应机制。
其次，可以采用物理化学分析的方法，分析外部介绍物质与燃料电池内部物质的相互作用，从而揭示影响燃料电池性能的关键因素。
另外，还可以通过数值计算的方法，建立数学模型，模拟外部介绍物质的传输过程和反应过程，进而预测燃料电池的性能和寿命。
综合运用以上方法，可以全面深入地研究外部介绍物质对燃料电池的阻隔离析效果。
在研究外部介绍物质对燃料电池的阻隔离析效果时，需要考虑哪些因素呢？首先，需要考虑外部介绍物质的化学成分和浓度，不同种类和浓度的物质对燃料电池的影响是不同的。
高温高压条件下的燃料电池系统的边界和外部因素影响评估
高温高压条件下的燃料电池系统的边界和外部因素影响评估下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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外源添加物对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响
外源添加物对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响英明;柳昭慧;赵阳国;付玉彬【摘要】以天然海泥(BMFC-0)、外添加葡萄糖的海泥(BMFC-1)和外添加丹皮酚的海泥(BMFC-2)作为底物构建海底沉积物微生物燃料电池(BMFCs),研究外源添加物对BMFCs电池性能及电极性能的影响.结果表明,丹皮酚对海泥中微生物具有明显抑制作用,葡萄糖提高海泥中微生物的产电性能.通路状态下,BMFC-1的阳极电位低于BMFC-0,BMFC-2的阳极电位高于BMFC-0.电化学研究结果表明,BMFC-1阳极生物膜中产电菌电化学活性高于BMFC-0,而BMFC-2产电菌的电化学活性受到抑制;BMFC-1和BMFC-2的阳极相对动力学活性分别是BMFC-0的1.91倍和0.67倍.BMFC-1的平均输出功率密度为7.294mW/m2,分别是BMFC-0(0.875mW/m2)和BMFC-2(0.106mW/m2)的8.3和68.8倍.根据添加物对阳极表面生物膜电容特性影响的分析,提出阳极表面电容性质对电极及电池性能影响的独特机理.【期刊名称】《海洋与湖沼》【年(卷),期】2015(046)003【总页数】8页(P489-496)【关键词】海底沉积物;微生物燃料电池;电化学性能;海泥;葡萄糖;丹皮酚【作者】英明;柳昭慧;赵阳国;付玉彬【作者单位】中国海洋大学材料科学与工程研究院青岛 266100;中国海洋大学材料科学与工程研究院青岛 266100;中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100;中国海洋大学材料科学与工程研究院青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TM911.45;P741微生物燃料电池(MFCs)是一种利用产电微生物作为催化剂, 催化氧化有机物和无机物并产生电能的生物电化学系统。
目前, MFCs的应用集中在污水处理方面, 由于输出功率低和装置放大困难等, 使得MFCs的实际应用受限(Bond et al, 2003; Logan et al,2006)。
微生物燃料电池内阻及其影响因素分析
YANG Fang1,2 LI Zhao-Hua2 XIAO Ben-Yi1*
(1. Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China) (2. Environment and Resources Faculty of Hubei University, Wuhan, Hubei, 430062, China)
不同构型的 MFC, 其内阻分布情况不一样。Fan 等[6]的研究表明, 阴极内阻对 MFC 总内阻的贡献远 高于阳极内阻。而 He 等发现上升流 MFC 阴极低的 电荷迁移内阻是限制 MFC 产能的关键因素, 而非阴 极内阻[33]。Liang 等利用参比电极, 在等效电路的基 础上结合电流中断法和稳态放电两种方法研究 3 种 构型的 MFC 的 内阻分布 , 得出相对于空气阴极 MFC, 双室溶液阴极 MFC 的欧姆内阻较高, 占总内 阻的 83%[9]。
摘 要: 微生物燃料电池(MFC)是一种通过微生物的催化作用将有机物中的化学能直接转化为电 能的生物反应装置, 研究表明内阻是限制微生物燃料电池产能的重要因素。本文对目前国内外有 关微生物燃料电池内阻的研究成果进行了总结, 系统介绍了微生物燃料电池内阻定义、构成和常 用的微生物燃料电池内阻测定方法, 重点分析了反应器、产电底物、产电微生物和操作条件等对 微生物燃料电池内阻的影响, 并结合已有的研究结果提出了降低内阻、提高微生物燃料电池产电 性能的可行性方法。 关键词: 微生物燃料电池, 内阻, 构成, 测定方法, 影响因素
微生物燃料电池影响因素及作用机理探讨
微生物燃料电池影响因素及作用机理探讨詹亚力;王琴;张佩佩;闫光绪;郭绍辉【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2008(29)1【摘要】以生活污水为初始接种体,以醋酸钠水溶液为原料,构建了一个无媒介体、无膜的单室微生物燃料电池,考察了溶液的浓度、外电阻、温度和氧气的加入等因素对电池性能的影响,监测了电池外电压和两极电极电势的变化过程,分析了微生物燃料电池的运行机理.研究结果表明: (1) 阳极吸附的微生物的活性是影响电池输出电压(输出功率)的关键因素.营养液初始浓度越高,微生物活性越高,输出最大电压越高,输出电压与浓度之间的关系符合MONOD方程;溶液中溶氧的存在使微生物活性明显降低,但溶氧浓度降低到一定程度后,活性逐步恢复;随着电池温度的升高,微生物活性快速上升,但温度突变到50 ℃后,微生物活性明显降低;(2) 电池换水后,由微生物活性所决定的阳极电势迅速达到平衡,而阴极电势需要较长的时间才能达到极大值;(3) 随电流密度的变化,两极电极电势相应发生变化,其变化趋势符合原电池的基本规律;(4) 随外电阻的变化,电池输出功率出现极大值,即当外电阻为200 ù时,电池输出功率达到346 mW/m2.【总页数】5页(P144-148)【作者】詹亚力;王琴;张佩佩;闫光绪;郭绍辉【作者单位】中国石油大学化学科学与工程学院重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学化学科学与工程学院重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学化学科学与工程学院重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学化学科学与工程学院重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学化学科学与工程学院重质油国家重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.微生物燃料电池阳极氨氮去除的影响因素 [J], 杨赛风;张建民;崔心水;郭倩瑜;吴喜勇2.微生物燃料电池输出功率影响因素综述 [J], 顾熠澐3.沉积型海底微生物燃料电池构建及其影响因素研究 [J], 亓振莲;贾玉红;马珊珊;尤宏4.微生物燃料电池输出功率及其影响因素 [J], 颜闽秀;任鹏鲲5.微生物燃料电池对重金属污染土壤修复效率的影响因素研究 [J], 朱玉卿;沈正;王安琪;周子循;黄涛;顾豪煜;张津铭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微生物燃料电池与外部电阻的关系.中文
生物能源技术微生物燃料电池与外部电阻的关系Krishna P. Katuri ；Keith Scott；Ian M. Head；Cristian Picioreanu；Tom P. Curtis摘要利用葡萄糖为养料实验的废水和生活污水的微生物燃料电池研究外部负载对阳极生物膜微生物群落的组合物的影响研究。
在不同的外部负载下操作的每个MFC的阳极，变性梯度凝胶电泳（DGGE）的聚合酶链反应（PCR）和扩增16S rRNA基因片段显示阳极细菌有着了明显的差异。
这些结果暗示着在一个MFC产电细菌富集在高电流密度下，即外部负载低，并能维持较好的电流和出水水质。
在不同外部电阻下的不同的细菌群落的形成对电池电力性能没有太大的影响，正如预期的那样，目前这一代，外部负载直接影响COD去除率和生物产量。
MFC 操作条件下的外部负载，MFC的生物产量明显小于在传统的厌氧消化（即控制）。
1.介绍微生物燃料电池（MFC）技术是一个新兴的研究技术，其中来自从微生物代谢的电子可分解有机物被转换为电力。
目前应用的技术障碍，包括使用昂贵的组件（例如，镀铂阴极和质子交换膜）和细菌中的电子转移到阳极中低功率密度差造成的。
近年来发电使用作为一个潜在来源的更新，微生物燃料电池备受关注能能源。
此外除了发电，也可以处理废水。
然而，为了使这种技术成为一种可行的能源电源或废水处理方法，将MFC的性能需要做进一步改善是必要的。
大多数研究都集中在不同的MFC反应器结构，如何操作参数和不同类型的电极影响下的功率。
许多潜在增长率的限制因素MFC的性能，质子通过质子交换膜的运输（PEM），在阴极的氧的供应量减少，这一研究现在已被记录。
与一个经典的燃料电池相比，MFC电催化需要透过细菌的新陈代谢。
外部电阻的效果对MFC行为已得到解决，一些研究主要集中在外部电阻之间的关系，电流和库仑收率。
与MFC 运行下的COD去除率在打开电路系统利用一些外部电阻。
曼尼古希等开发了一种程序，用于选择最佳的外部最大承受功率电阻。
电化学课程论文-盐桥
摘要本文是结合本学期对《电话学理论》课程的学习，从原电池的盐桥上着手，通过查阅了一些有关盐桥的图书和文献，对自己所了解的一些知识的梳理和总结。
本文先简单阐述了原电池的电动势理论，从液体接界电位（简称液接电位）切入，提出盐桥的概念，进而总结了盐桥的目的、作用、使用条件、制备及设计的一些基本知识。
然后简要分析了电化学体系液相传质过程对盐桥的使用和功能的影响，最后结合一个具体的应用或即将应用的实例——微生物燃料电池，阐述了盐桥在实际科研中的应用，可以让一般的读者对盐桥有一个比较系统的认识。
关键词：液体接界电位盐桥微生物燃料电池摘要 (1)1[原电池的电动势和电极电位] (1)1.1[原电池的电动势] (1)1.2[电极与溶液界面间电位差的产生] (2)1.3[液体接界电位] (3)1.3.1[液接电位的概念] (3)1.3.2[影响液接电位的因素] (4)2[盐桥] (6)2.1[盐桥简介] (6)2.2[盐桥的使用条件] (7)2.3[盐桥的设计或制备] (7)3[液相传质过程对盐桥的影响] (10)3.1[电迁移] (10)3.2[对流] (10)3.3[扩散] (11)3.3[不同液相传质过程对盐桥的影响] (11)4[盐桥的一个应用-微生物燃料电池] (12)4.1[生物燃料电池简介] (14)4.2[分体式MFC中盐桥的问题] (15)4.2.1[不同管径的盐桥对分体式微生物燃料电池的影响] (16)4.2.2[盐桥不同连接方式对微生物燃料电池的影响] (17)4.3[小结] (18)结论 (19)参考文献 (20)1[原电池的电动势和电极电位]1.1[原电池的电动势]把一片锌放在硫酸铜溶液中，可以发现锌片慢慢地被溶解．同时在锌片的表面上有金属铜析出。
反应的实质是Zn 原子失去电子，被氧化成Zn 2+，Zn 是还原剂。
而Cu 2+得到电子被还原成Cu 原子，Cu 2+是氧化剂。
其反应可表示如下：氧化反应 ZnZn 2+＋2e 氧化反应 Cu 2+Cu －2e 总反应为 Zn ＋Cu 2+ Cu ＋Zn 2+氧化还原反应也可以在氧化剂和还原剂互相不接触的情况下进行这样电子的传递。
不同底物对微生物燃料电池产电性能的影响
不同底物对微生物燃料电池产电性能的影响孔晓英;孙永明;李连华;李东;杨改秀【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2011(0)S1【摘要】为了探讨污水中复杂有机质对微生物燃料电池性能的影响,该文通过选取同等浓度的乙酸钠、葡萄糖、庶糖、D-木糖、可溶淀粉5种原料,进行了微生物燃料电池产电性能的试验研究。
在体积质量为8g/L条件下,以乙酸钠、葡萄糖、D-木糖、蔗糖和淀粉构建的MFC(生物燃料电池)中,乙酸钠电池内阻64?,最大体积功率密度达到3.7W/m3;葡萄糖电池内阻84?,最大功率密度2.67W/m3;D-木糖电池内阻为167?,最大功率密度为1.37W/m3;蔗糖电池内阻为68.3?,最大功率密度为2.4W/m3;淀粉内阻236?,最大功率密度1.36W/m3。
结果表明:MFC可利用各种含糖有机物进行产电,在同等条件下,底物越简单,电池启动时间越短,内阻越小,输出功率大,库仑效率大。
【总页数】4页(P185-188)【关键词】微生物燃料电池;底物;电力;性能【作者】孔晓英;孙永明;李连华;李东;杨改秀【作者单位】中国科学院广州能源研究所可再生能源与天然气水合物重点实验室【正文语种】中文【中图分类】S1【相关文献】1.不同运行方式对多阳极型微生物燃料电池反硝化及产电性能的影响 [J], 顾霞;黄珊;陆圆;孔赟;朱光灿;陆勇泽2.底物对微生物燃料电池产电性能的影响 [J], 滕瑶;王亚光;费讲驰;鲁涛;何则强3.微生物燃料电池不同阳极底物产电性能研究 [J], 唐艳4.不同肥料条件对水稻-微生物燃料电池产电性能的影响 [J], 陈煜铭; 王寅寒; 黄青; 于昌平5.羧甲基纤维素钠为阳极底物的微生物燃料电池产电性能 [J], 王美聪; 王紫诺; 张学军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
直接微生物燃料电池的影响因素
直接微生物燃料电池的影响因素宋天顺;叶晔捷;徐源;陈英文;沈树宝【期刊名称】《化学工程》【年(卷),期】2009(37)12【摘要】以厌氧污泥作为初始接种体,构建了一个直接微生物燃料电池,并经过160 h的驯化,获得最大电压为590 mV(1 000 Ω),并考察了不同底物和催化剂对电池性能的影响.结果表明,葡萄糖的最大功率密度 (669 mW/m~2)要高于丁二酸的最大功率密度(235 mW/m~2).通过比较电极电位,发现阳极电位随外电阻的变化较大,这主要是混合菌对不同底物的利用能力存在差异,可通过选择合适的产电菌来提高丁二酸产电的性能;并以锰作为阴极催化剂,其最大输出功率密度为147 mW/m1,与铂作为阴极催化剂有一定的差距,还需进一步优化催化剂配比和制备工艺.【总页数】4页(P51-54)【作者】宋天顺;叶晔捷;徐源;陈英文;沈树宝【作者单位】南京工业大学,国家生化工程技术研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,国家生化工程技术研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,国家生化工程技术研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,国家生化工程技术研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,国家生化工程技术研究中心,江苏,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TM911.45【相关文献】1.微生物燃料电池处理直接大红模拟废水 [J], 刘远峰;王在钊;刘建波;宫磊2.直接微生物燃料电池阴极的制备及优化 [J], 徐源;宋天顺;叶晔捷;陈英文;祝社民;沈树宝3.单室直接微生物燃料电池性能影响因素分析 [J], 冯雅丽;李浩然;祝学远4.单室直接微生物燃料电池的阴极制作及构建 [J], 祝学远;冯雅丽;李少华;李浩然;杜竹玮;罗小兵5.直接微生物燃料电池的构建及初步研究 [J], 连静;冯雅丽;李浩然;刘志丹;周良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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约为 。 接 种运 行后 , 阳极 液 的 电导 率 逐渐减 小 , 而 阴极液 的 电导率 逐渐增 大 。当外阻 固 定为 蛇 时 , 阴极 液和 阳极 液 之 间 电导 率差 值最 的运行 逐渐增 大 , 最 后达 到 扭 大 , 并 且随 着
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, 极限 电流 实验 结
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关键词 外阻 中图分 类号
值 电导率 极限电流 质量传输 文献 标识码 文 章编号
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产电过 程分 析 图 是 不 同外 阻下输 出 电压随 时间的变 化情况 。 当外 阻 固定 为 朋 几 时 , 最大 电压 为 定 电压 约为 压为 当外 阻 固定 为 , 稳 定 电压 约为 , , 稳 几时 , 最大 电 当外阻 为无 , 稳 定 电压约 为 伏安 曲线 图 是外 阻分 别 固定为 电压 为 为
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同时 可 以获得 最 大 的功率 。但 是 , 平均 功 率和 能量 利用效 率 比较低 。这些 说 明微 生物 的发 电能 力不 是 输 出功率 的限制性 因素 , 反应物 和 生成物 的质量 传 输 可能 是输 出功率 的限制性 因素 。
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第
卷第
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期
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二
外阻对微生物燃料电池性能的影响
张 培远 刘中良 侯俊先
北京工业大学环境与能源工程学院 , 教育部传热强化与过程节能重点实验室暨北京市传热与能源利用重点实验室 , 北京
摘 要 实验 测试微 生物 燃料 电池 不 同外 阻下 , 阳极 液和 阴极液 值 、 电导率 和输 出电压 随时 间的变 化情 况 并从 质量 和能量 角度 对实验 结果 进行 了分 析讨论 结 果表 明 在 低外 阻下 长期运 行 时 , 溶液 值和 电导率 会出 现 迅速 变化 。 当外 阻固定 为 为 当外阻 固定为 果及 分析还 表 明 , 减 小
极 液和 阳极液 之 间的
值差 随着运 行 时 间逐渐 减
十浓差 极 化特 别 明显 。造 成
与 实验方 法
的构型 本 实验 中的 和 阳极 室均 为有 效容积 路 负载 由 贝 设定 , 输 出 电压 由 , 精度 为 · , 采用 的是 双室 系统 , 阴极室 的矩型结 构 。外 电 贝, 精 度 为 数字 万用表 量程为 测量 。
微 生物燃料 电池
是 典型 的环 保能 源技 术 。它利 用微 生物 作为 生物 催 化 剂将 污染环 境的 有机 生物质转 化为 电能 。 迄 今 为 止 , 已有很 多学 者研 究 了 外 阻对 性 能 的影 响 。 等发 现随着 外阻 的增 加 , 电流和 去除率会 减小 , 原 因是 在低外 阻条件 下底物 在 阳极表 面更 容 易氧化 詹 亚力 等认 为 当 内阻小于 。几时 , 微 生物代谢反 应和 电子 向 阳极 表面 的转 移 反 应 是 电池反 应 的速 度控制步 骤 , 而 电阻大于 几
贝 时 , 开 路 电压 为 , 最大功 率为 。外 的性 能 要 比外 阻 固定 为
, 极 限 电流 为 , 阻 固定 为 贝 时的
导 致 输 出 电 压上 升 后 又迅 速 下 降 的 原 因 有 三 迅 速增加 导致开路 电压迅速 下降
表
几 时的好 。原 因可能是 当外阻为 几时 , 运 行在 高 电流状 态 下 , 这样 反应 物浓 差极 化 比较严 重 , 同时 , 生成物 浓度 较高 , 从 而导 致 的性 能 下降 。 这些 说 明改善 输 对提高 反应物 和生成物 的质量 传 的性 能是 非常重 要的 。
液 的 电导率 差 值变 化很 小 。原 因可 能是 阳极 液和 阴 极液 之间存 在 离子 迁 移现 象 。由于离 子之 间迁 移率 的不 同 表 和 质 子交 换膜 对 离子 迁 移的 阻碍 , 使 得 阳极 液 中的正 离子 向阴极 液 的迁 移数更 多 , 呈现 出 阳极 液 电导率 下降 、阴极 液 电导 率上升 的现象 。离 子 的迁 移数 还 可能 与 电路 中的 电流相关 , 电流越 大 离子 的 迁移 数越 多 , 从而 导致 阴极 液和 阳极 液之 间 电导 率 的差值越 大 。
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