微生物燃料电池(ppt)
合集下载
微生物燃料电池 ppt课件
目录
CONTENTS
1
研究背景与发展现状
2
微生物燃料电池概述
3
微生物燃料电池的应用
4
未来研究趋势及展望
5
基础研究案例分析
LOGO MFC的基本原理
e-
e-
负载
CO2
e-
有机物H+ 微生物
O2
e-
H2O H+
阳极室
PEM
阴极室
图1.微生物燃料电池工作原理 Fig. 1 The working principle of a microbial fuel cell
果,其电化学活性和化学稳定性作为微生物燃料电池的阳极是适合的。
LOGO 微生物燃料电池的组成
2.对材料的改性 • 碳布进行了氨基修饰后，由于氨基基团的存在，材料本体上的表面电
荷得到了显著增加，微生物与电极表面间的静电作用得到了显著增强， 同时氨基与微生物表面的羧基形成肽键，增强它们之间的相互作用。 • 电化学氧化修饰法主要是通过在酸性溶液中的电解，增加电极表面的 羧基基团。虽然微生物表面净电荷为负电，电极表面羧基的增加会增 大静电排斥力，但是由于微生物表面存在着大量细胞色素，其上含有 许多活性基团，羧基可以与细胞色素上的活性基团形成强烈的氢键等 化学键作用，增强了微生物与电极之间的化学相互作用。
2 17
微生物燃料电池（MFC）
汇报人：xxx
日期：2017.12.20
概念
MFC（microbial fuel cell）：利用微生物的作 用进行能量转换(如碳水化合物的代谢或光合作用等) ，把呼吸作用产生的电子传递到电极上的装置。在微 生物燃料电池中用微生物作生物催化剂，可以在常温 常压下进行能量转换。
微生物燃料电池(1)剖析21页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
微生物燃料电池(1)剖析
6
、
露
凝无游来自氛，天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
谢谢！
微生物燃料电池(1)剖析
6
、
露
凝无游来自氛，天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
微生物电池的原理与应用ppt课件
贵金属Pt
过渡金属大环化合物
金属氧化物
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
填料式MFCs
管状ACMFCs 在构型上和操作方式上与污水处理设 备中的生物滤池颇为相似; 填料型MFCs类似于流化床 反应器。
• 1970，生物燃料电池概念确定； • 1980后，生物燃料电池输出功率有较大提
高 • 2002，bond发现特殊微生物地杆菌； • 2006，美国bruce教授、byung(韩国）和比
利时willy教授在MFC上做了大量研究。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 微生物传感器的发展，广泛 工作的MFC使用的原则制定新的生化需氧量传感器在于：①电池产生的电流 或充电之间的污染物浓度呈良好的线性关系;②电池的电流对污水响应速度更 快;③有较好的重复性。
• 作为一个新的水处理工艺 目前，由于燃料有机废水，有机物质循环中的化学能的污水一直是MFC的这 项研究的主要目的，但在研究中，污水处理后的MFC的水质监测结果，以便 为新的污水处理技术开发的研究人员到MFC基本工作原理产生了浓厚的兴趣。 优点：1）可以为微生物燃料电池提供一个新的研究方向；2）为处理污水， 将无用资源转变为可生产能量的有用资源提供了新的发展方向。
• 在应用程序开发的前景与微生物燃料电池方面：①替代能源;②传感 器;③污水处理新技术;④利用微生物燃料电池的特殊环境未培养细菌 的富集。
• 替代能源，生物质能 因为MFC将能转化为电能的生物量直接转化 ，机器人、汽车、医疗
生物酶燃料电池ppt - PowerPoint Presentation.
以酶为基础的生物燃料电池
07生物：颜海波
普通燃料电池的工作原理：
酶燃料电池的工作原理：
微生物燃料ห้องสมุดไป่ตู้池和酶燃料电池的比较：
parameter 催化剂 使用寿命 氧化能力 能量浓度 成本 膜表面分离器 微生物燃料电池 微生物 长 完全氧化 低 高 需要 酶燃料电池 酶 短 不完全氧化 高 低 不需要
焦点-如何提高酶生物燃料电池的效率
三个技术难点
1：生物燃料电池阳极需要是三维的，这样就有足够的敏感度。 阳极必须要使表面区域所需要的达到最佳化，孔越小，相对反应 面积越大，反应速率越快。但孔太小，液态燃料的传送也就成了 一个问题。 2：成功的固定化多酶系统是需要可以使燃料完全氧化成二氧化碳。 目前的酶燃料电池的效率是比较低的，只能用单一的酶和将燃料 部分氧化。这和细胞内可以使生物燃料完全氧化成二氧化碳和水 是完全不同的。 3：阳极必须支持高效率的电荷转移机制 ，因此了解之间的相互 作用，孔隙度，比表面积，以及电子和质子电导率 至关重要。
That’s all, thanks!
生物酶燃料电池的最新研究进展
其中一个最重大的进展，就是生物燃料电池的生物阳极和生物阴 极使用了新的技术，用直接电子转移取代了以前的间接电子转移。 直接传递的好处在于使电子直接从催化剂传递到电极，中间使用 传递媒介的这一问题得到解决。无介体酶生物燃料电池采用导电 聚合物作为酶固定材料
第二关键是延长固定化酶的活性时间。酶是蛋白质，在缓冲液当 中的寿命时间是八小时到两天，尽管固定在电极表面的酶的寿命 可以延长到7到20天。近来，通过把酶封装在胶束聚合物中，可 以使其活性延长到一年以上，这个胶束为酶提供了合适的PH还有 生物可容性的环境，防止其变性
多酶混合电极示意图
07生物：颜海波
普通燃料电池的工作原理：
酶燃料电池的工作原理：
微生物燃料ห้องสมุดไป่ตู้池和酶燃料电池的比较：
parameter 催化剂 使用寿命 氧化能力 能量浓度 成本 膜表面分离器 微生物燃料电池 微生物 长 完全氧化 低 高 需要 酶燃料电池 酶 短 不完全氧化 高 低 不需要
焦点-如何提高酶生物燃料电池的效率
三个技术难点
1：生物燃料电池阳极需要是三维的，这样就有足够的敏感度。 阳极必须要使表面区域所需要的达到最佳化，孔越小，相对反应 面积越大，反应速率越快。但孔太小，液态燃料的传送也就成了 一个问题。 2：成功的固定化多酶系统是需要可以使燃料完全氧化成二氧化碳。 目前的酶燃料电池的效率是比较低的，只能用单一的酶和将燃料 部分氧化。这和细胞内可以使生物燃料完全氧化成二氧化碳和水 是完全不同的。 3：阳极必须支持高效率的电荷转移机制 ，因此了解之间的相互 作用，孔隙度，比表面积，以及电子和质子电导率 至关重要。
That’s all, thanks!
生物酶燃料电池的最新研究进展
其中一个最重大的进展，就是生物燃料电池的生物阳极和生物阴 极使用了新的技术，用直接电子转移取代了以前的间接电子转移。 直接传递的好处在于使电子直接从催化剂传递到电极，中间使用 传递媒介的这一问题得到解决。无介体酶生物燃料电池采用导电 聚合物作为酶固定材料
第二关键是延长固定化酶的活性时间。酶是蛋白质，在缓冲液当 中的寿命时间是八小时到两天，尽管固定在电极表面的酶的寿命 可以延长到7到20天。近来，通过把酶封装在胶束聚合物中，可 以使其活性延长到一年以上，这个胶束为酶提供了合适的PH还有 生物可容性的环境，防止其变性
多酶混合电极示意图
关键词 微生物燃料电池,胞外电子传递38页PPT
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
关键词 微生物燃料电池,胞外电子传递
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
Байду номын сангаас
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
metallireducens 、 Geopsychrobacter electrodiphilus
Thermincola.sp. 、 Rhodoferax ferrireducens、Lysinibacillus
sphaericus 等。
05
DUT
02 基本原理
2.2 产电微生物及其群落
对于 MFC 阳极微生物的电子转移机制，普遍认可的方式主要有细胞
体或者通过自身的细胞组织进行电子料电池的高运行成本问题，同时也保证了
功率密度的高效输出。目前，研究报道无需外加介体的产电微生物主要有
Shewanella putrefacien、Geobacter sulferreducen、Geobacter
Ø 简单来说：微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells，MFC）是一种利用微生物（产电菌）将 有机物中的化学能直接转化成电能的装置。
什么是微生物燃料电池？
Ø MFCs 也可以被简单地定义为通过微生物的厌氧 呼吸过程氧化底物、还原电极并输出电能的生物 电化学系统。
DUT
01 研究背景
Ø 韩国科学技术研究院水环境修复中心的 Byung Hong Kim 教授和比利时根特大学微生 物生态与技术实验室的Willy Verstraete 等则在 MFC 产电菌和微生态方面做了大量基础研究工 作，以探明 MFC 中电子产生与传递机理及微生 物种群的关系及演变。
Ø 这些研究构成了 MFC技术的基本理论框架 与技术方法。
07
DUT
02 基本原理
长的几千倍，这种细菌的蛋白微丝就像真正的金属导线一样，这种作用代
表了生物学领域一个基本的新特性。
06
DUT
02 基本原理
2.2 产电微生物及其群落
对于 MFC 中阳极系统的微生物群落结构，有关研究表明 ，利用混合菌种构建 MFC 要优于纯菌构建 MFC 的性能，因 为混合接种的 MFC 中微生物具有高度的生物多样性，这些微 生物随着不同的运行条件的变化而变化，其中产电菌通过产电 过程直接或间接获得能量，从而逐渐成为该体系中的优势微生 物。
接触转移、电子中介体转移和纳米导线转移 3 种。着重介绍纳米导线转移
。
在纳米导线方面，Lovley等认为， 诸如 Desulfovibrio
desulfuricans 等产电微生物的微生物纳米线能更长距离地传导电子，穿
越这种杆菌生物膜的菌丝网让生物膜具有了与广泛应用于电子工业的人造
导电聚合物相媲美的导电性，电子可在其上传导，传导的距离可为细菌体
点。
DUT
01 研究背景
微生物燃料电池发展历史
The history of MFCs
.
Research on Microbial Fuel Cells
Ø 美国宾夕法尼亚州大学氢能源研究中心的 Bruce E.Logana 教授研究 MFC 构型与电极材 料方面的改进，研发出了易于搭建、廉价且高效 的MFC 雏形。
CO2 物
有机物
03 DUT
02 基本原理
Basic Principles
离子交换膜将阳极室与阴极室相分幵,在每一区域发生着不同的反
应。MFCs的工作过程可分为以下几个步骤:
(1)在阳极室,微生物将底物氧化,这个过程伴随着电子和质子的释放,
同时以细胞膜作为电子的受体;
(2)释放出来的电子进一步从细胞膜转移到电池的阳极匕经由外电
微生物燃料电池(ppt)
微生物燃料电池
THE MAIN CONTENTS
Research on Microbial Fuel Cells
01
研究背景
03
简单分类
05
发展展望
02
基本原理
04
具体应用
DUT
1 第
部分
研究背景
01 研究背景
What’s the MFCs？
.
Research on Microbial Fuel Cells
Ø 20 世纪50年代，由于美国航空航天局(NASA) 的推动，微生物燃料电池曾一度成为研究热点。
Ø 1999 年， Kim 等发现：Shewanella putrefaciens可以在无外源电子介体的条件下催
化 MFCs产电，该研究促使 MFCs技术摆脱了依 赖外源电子介体的瓶颈.
DUT
01 研究背景
阳极反应：
C6H1206+6H2O→C02+24e-+24H+ 阴极反应：
602+24e-+24H+→12H20
02
DUT
02 基本原理
2.1 双室MFCs原理示意图：
e-
负载电阻
e-
e-
氧 O2
化
剂
阴
H+
极
质
还 原
H+ e-
子 交 换
产 物
H20
膜
e-
H+
直接或间接
阳 电子传递 微
氧 化 产
极
生 物
路到达MFCs的阴极,最终在阴极上与电子受体(氧化剂)结合;
(3)氧化过程中生成的质子经电池内部的离子交换膜扩散到阴极区,
并与电子受体于阴极表面发生还原反应,氧化物质被还原。从而完成整
04
个MFCs的电子产生、传递、流动过程,形成电流。
DUT
02 基本原理
2.2 产电微生物及其群落
无介体微生物是 MFC 研究的主流，这类微生物可以自我产生电子介
DUT
2 第
部分
微生物燃料电池基本原理
02 基本原理
Basic Principles
微生物燃料电池是利用微生物作为 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。其工作 原理与传统的燃料电池存在许多相同之 处。
01
Basic Principles
以葡萄糖作底物的燃料电池为例，其 阴阳极化学反应式如下：
微生物燃料电池发展历史
The history of MFCs
.
Research on Microbial Fuel Cells
Ø 1911 年，英国植物学家 Potter 发现微生物的 催化作用可以在燃料电池系统中产生电压[1]，微 生物燃料电池(Microbial fuel cells，MFCs)技 术的发展就此开始。
微生物燃料电池发展历史
The history of MFCs
.
Research on Microbial Fuel Cells
进入 21 世纪之后，随着《降低电极微生物从 海洋废弃物中提取能源》在《科学》杂志的发表， 标志着能直接将电子传递给固体电级受体的微生物 的发现，使得 MFC 迅速成为环保领域研究的新热