微生物燃料电池..
微生物燃料电池报告
微生物燃料电池1.前言能源危机是令当今各国头痛的问题，并引起世界广泛关注。
寻找新能源迫在眉睫。
生物质能源是现今备受推崇的新能源之一，其潜力正不断被挖掘。
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是生物质能源应用中的一种，是近年来迅速发展的新型燃料电池。
既可以降解废弃物，又能发电，确实是一种值得深究的变废为宝方式。
2.微生物燃料电池的发展19世纪30年代，英国植物学家Potter在研究细菌培养液的时候首次发现细菌能产生电流。
50年代，美国科学家利用宇航员的尿液和活细胞制造了一种能在外太空使用的生物燃料电池。
70年代，生物燃料电池的研究逐渐从以前的间接生物燃料电池转向直接生物燃料电池。
80年代，由于可作为小功率的电源，对微生物燃料电池的研究开始活跃。
90年代，用污水作为底物，达到净化污水同时获取电能的目的。
21世纪后，对微生物燃料电池的应用研究开始转向环保领域，受到众多环境学者的广泛关注。
3.微生物燃料电池的原理其本质是一种电化学电池，有阴阳两级，电极一般有炭纸和石墨两类。
中间一般用PEM膜（或盐桥）相隔。
阳极材料一般用石墨，阳极室充入待降解的污水或污泥，里面的微生物附着在电极上，在氧化降解底物的同时产生电子，电子通过外导线流入阴极，质子则通过PEM膜（或盐桥）进入阴极室，与电子、氧气结合生成水。
以葡萄糖底液为例：Anodic reaction:C 6H12O6 +6H2O → 6CO2 +24H++24e－Cathodic reaction:6O 2 +24H++24e－→ 12H2O在MFC的阳极室充入可降解有机物作为燃料来产电，这些可降解有机物可以是生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、重金属、海水等。
其产电微生物有希万氏菌(Shewanella)、铁还原红育菌(Ｒhodofoferax ferrire-ducens)、硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、丁酸梭菌(Clostridiumbutyrioum)、耐寒细菌(Geopsychrobacter electrodiphi-ous)等[1].微生物的产电主体主要是附着在电极上形成的微生物膜。
微生物燃料电池MFC
6应用
(1)在废水处理
(2)新能源开发领域具有 广阔的应用前景
7优势
首先，它将底物直接转化为电能，具有高的能 量转化效率； 其次，MFC反应的常温性 第三，MFC环保性，不需要进行废气处理， 废气的主要组分是二氧化碳； 第四，MFC不需要输入较大能量，如单室微生 物燃料电池仅需通风就行 第五，在缺乏电力基础设施的局部地区，微生 物燃料电池具有广泛应用的潜力，同时也扩大 了用来满足我们对能源需求的燃料的多样性。
4条件
(1)离子浓度
加入适当的NaCl、Na2HPO4、 NaH2PO4等盐溶液，增加产电性
(2)电子介体和电子受体
电子介体： ①微生物：普通变形菌、枯草芽孢杆菌
和大肠埃希氏杆菌等,但是传递效率低
②化学介体 电子受体：氧气或高价金属化合物 如Fe3+和MnO2
5分类
(1)根据电池中是否需要添加 电子传递介体可分为有介体和 无介体MFC。
微生物 燃料电池 MFC
(Microbial fuel cell)
1定义：
是一种利用微生物将有机物中 单室的MFC 的化学能直接转化成电能的装 置。
微生物燃料电池 （Microbial Fuel Cell，MFC）
双室的MFC
2原理：
阴极得到电子被还原与质子结合成水。 在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作 用下分解并释放出电子和质子，电子依 靠合适的电子传递介体在生物组分和阳 极之间进行有效传递，并通过外电路传 递到阴极形成电流，而质子通过质子交 换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气在) 在阴极得到电子被还原与质子结合成水。
谢谢
1)向MFC中添加的介体主要 有两种：
①第一类是人工合成的介体(间接 吩嗪 MFC)主要是一些染料类的物质，
微生物燃料电池
应用前景
微生物燃料电池是一种能将产生新能源和解决 微生物燃料电池是一种能将产生新能源和解决 新能源 环境污染问题有机的结合起来的新技术 问题有机的结合起来的新技术。 环境污染问题有机的结合起来的新技术。可望成为 一种替代能源形式， 传感器、 一种替代能源形式，并在 BOD传感器、污水处理 传感器 新工艺， 新工艺，以及利用微生物燃料电池的特殊环境进行 未培养菌的富集等方面都有较好的应用前景。 未培养菌的富集等方面都有较好的应用前景。 目前,虽然要让微生物燃料电池提供更高且稳定 目前 虽然要让微生物燃料电池提供更高且稳定 的输出功率,还有待于相关技术的进一步提高 还有待于相关技术的进一步提高。 的输出功率 还有待于相关技术的进一步提高。但 完全可以相信,随着微生物学和电化学技术的不断 完全可以相信 随着微生物学和电化学技术的不断 发展,微生物燃料电池将会成为未来利用各种有机 发展 微生物燃料电池将会成为未来利用各种有机 (废) 物发电的新技术核心。 废 物发电的新性的导电材料作为阳极, 一般微生物燃料电池用无腐蚀性的导电材料作为阳极 如碳、石墨等。 如碳、石墨等。对阳极的研究主要是对导电材料的改性和 加入其他的催化剂。 加入其他的催化剂。
1.对材料的改性 对材料的改性
Zeikus等 报道了用石墨阳极固定微生物来增加电流密度, Zeikus等[1]报道了用石墨阳极固定微生物来增加电流密度, 石墨阳极固定微生物来增加电流密度 然后用AQDS、NQ、Mn2+、Ni2+、Fe3O4、Ni2+来改性石墨 然后用 、 、 作为阳极。结果表明， 作为阳极。结果表明，这些改性阳极产生的电流功率是平 板石墨的115～212倍。 板石墨的 ～ 倍 Zhang等[2]报道了在石墨中加入聚四氟乙烯 PTFE) 作为 石墨中加入聚四氟乙烯( 等 报道了在石墨中加入聚四氟乙烯 MFC的阳极 研究表明 的阳极,研究表明 的含量影响了MFC的电流产 的阳极 研究表明,PTFE 的含量影响了 的电流产 质量分数为30%的PTFE可以获得的最大功率为 可以获得的最大功率为760 mW/ 生,质量分数为 质量分数为 的 可以获得的最大功率为 m2。
微生物燃料电池课件
2 污水处理
微生物燃料电池可以同时 处理废水和产生电能，实 现高效的污水处理。
3 远程地区供电
微生物燃料电池可以在没 有外部电源的情况下，为 远程地区提供可靠的电力。
微生物燃料电池的优势
可持续性
微生物燃料电池利用有机废料 等资源，具有可持续性和循环 利用的特点。
低排放
与传统能源相比，微生物燃料 电池几乎没有排放有害气体和 污染物。
微生物燃料电池课件
微生物燃料电池是一种能够将有机物质转化为电能的可再生能源技术。通过 利用微生物代谢过程中释放的电子，实现能量的转换。
微生物燃料电池的定义
微生物燃料电池是一种利用微生物来转化有机物质为电能的装置，将化学能 转化为电能的可再生能源技术。
微生物燃料电池的原理
• 微生物通过代谢过程将有机物质氧化，产生电子。 • 电子在电极表面传导，形成电子流。 • 电子流通过外部电路，驱动电子器件工作。 • 电子最终在电极上与氧气还原，完成电化学反应。
灵活性
微生物燃料电池可以适应不同 的环境和能源需求，具有较高 的出能量 微生物选择 系统可靠性
目前微生物燃料电池的输出能量相对较低，需要 进一步提高效率。
不同的微生物对于废料的降解能力和电子转化效 率有所差异，需要筛选合适的微生物。
微生物燃料电池需要保证长期稳定运行，提高系 统的可靠性和实用性。
微生物燃料电池的组成部分
生物阳极
这是一个支持微生物生长和 氧化过程的电极，通常由碳 材料制成。
电解质
电解质用于隔离阳极和阴极， 同时允许离子的传输。
阴极
阴极是电化学反应的场所， 它与阳极连接形成电子流。
微生物燃料电池的应用
1 可再生能源
微生物燃料电池可以将有 机废料转化为电能，提供 可再生的能源。
微生物燃料电池研究进展
微生物燃料电池研究进展一、本文概述微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）是一种将微生物的生物化学过程与电化学过程相结合的新型能源技术。
近年来，随着全球对可再生能源和环保技术的日益关注，MFC因其在废水处理同时产生电能的优势，受到了广泛关注和研究。
本文旨在综述当前微生物燃料电池的研究进展，包括其基本原理、性能提升、应用领域以及未来挑战等方面，以期为MFC的进一步研究和应用提供参考和借鉴。
MFC的基本原理是利用微生物作为催化剂，将有机物质在阳极进行氧化反应，产生电子和质子。
电子通过外电路传递到阴极，与阴极的氧化剂（如氧气）发生还原反应，产生电能。
同时，质子通过电解质传递到阴极，与电子和氧化剂反应生成水。
MFC的性能受到多种因素的影响，包括微生物种类、电极材料、电解质性质、操作条件等。
目前，MFC的研究主要集中在性能提升和应用拓展两个方面。
性能提升方面，研究者们通过优化电极材料、改进电解质配方、提高微生物活性等手段，提高了MFC的产电性能。
应用拓展方面，MFC已被尝试应用于废水处理、生物传感器、海洋能源开发等领域，展示了其广阔的应用前景。
然而，MFC技术仍面临一些挑战和问题，如产电效率低、稳定性差、成本高等。
因此，未来的研究需要在提高MFC性能的注重其实际应用中的可操作性和经济性。
本文将对MFC的研究进展进行详细的梳理和评价，以期为MFC的进一步发展和应用提供有益的参考。
二、MFC的分类与特点微生物燃料电池（MFC）是一种将微生物的生物化学反应与电化学过程相结合，将化学能直接转化为电能的装置。
根据其结构、运行方式以及电解质的不同，MFC可以分为多种类型，各具特色。
单室MFC：单室MFC是最简单的MFC结构，阳极和阴极位于同一室中，通过质子交换膜分隔。
这种结构使得MFC更为紧凑，但也可能因为质子传递的限制而影响性能。
双室MFC：双室MFC由两个独立的室组成，分别包含阳极和阴极，通过质子交换膜或盐桥连接。
微生物燃料电池原理与应用
微生物燃料电池原理与应用微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)是一种利用微生物氧化有机物产生电能的装置。
它基于微生物的电化学反应来产生电力，将化学能直接转化为电能。
微生物燃料电池的原理是通过利用微生物的代谢作用将有机废物（如人类粪便、废水等）中的化学能转化为电能，实现能量回收和减少污染物的排放。
该技术有着巨大的潜力，能够广泛应用于废水处理、能源生产和环境保护等领域。
微生物燃料电池中的关键组成部分是阳极和阴极。
阳极是微生物活动的场所，它提供了一个良好的电子传递通道。
通常情况下，阳极材料是由导电性好的物质构成，如碳纳米管、碳纳米颗粒等。
阴极则是电子和氧气进行还原反应的场所，它常常使用氧化剂（如氧气或氯离子）来参与电子转移反应。
阳极和阴极之间的电子传递通过外部电路完成，从而产生电能。
微生物燃料电池的关键是利用微生物的代谢作用。
在阳极的表面，微生物通过氧化有机物来产生电子和质子。
微生物中的电子经过阳极材料传递到外部电路中去，形成电流。
同时，微生物释放质子到电解质中去。
质子在电解质中通过离子交换膜传递到阴极处与氧气结合，还原发生的氧化反应，并接受电子，形成水。
这个过程实际上是微生物通过氧化有机物来释放能量，将化学能转化为电能。
这个电能可以直接用来驱动负载，如电灯、泵浦等。
微生物燃料电池的应用非常广泛。
一方面，它可以作为一种有效的废水处理技术。
通过将微生物燃料电池应用于废水处理厂，可以不仅处理废水中的有机物，还能够产生电能。
这就在一定程度上实现了能源回收和环境保护的双重效果。
另一方面，微生物燃料电池还可以应用于能源生产。
有机废物广泛存在于农村、城市和工业生产中，通过利用微生物燃料电池来转化这些有机废物为电能，可成为一种可再生能源来源。
此外，微生物燃料电池还可以应用于生物传感器和无源传感器等领域。
尽管微生物燃料电池具有广泛的应用前景，但目前仍然有一些挑战需要克服。
首先，阳极材料的选择和优化对微生物燃料电池的性能至关重要。
微生物燃料电池
新型化学电源生物燃料电池及其发展前景摘要：微生物燃料电池是以微生物为催化剂，通过降解有机物将化学能转化成电能的一种新型发电装置。
它能够利用废弃物和生活垃圾等生物资源进行发电，还能有效地处理废水，并能从实际的可生物降解的有机物中生物制氢，为有效获取氢能开辟了新途径，在环境保护和新能源开发等领域具有广阔的应用前景，因此成为上述领域当前的研发新热点1.生物燃料电池简介1.1、生物燃料电池定义所谓的生物燃料电池(Biofuel cell)，就是按照燃料电池的原理，利用生物质能将有机物(如糖类等)中的化学能直接转化成电能的一种电化学装置。
1.2、生物燃料电池分类目前有人将生物燃料电池分为间接型和直接型两种。
在间接型生物燃料电池中，由水的厌氧酵母或光解作用产生氢等电活性成分，然后在通常的氢- 氧燃料电池的阳极上被氧化。
在直接型生物燃料电池中，有一种氧化还原蛋白质作为电子由基质直接转移到电极的中间物根据电池中使用的催化剂种类，可将生物燃料电池分为微生物燃料电池和酶燃料电池两种类型。
1.3、两种生物燃料电池工作过程简介典型的微生物燃料电池由阳极室和阴极室组成，质子交换膜将两室分隔开。
它的基本工作原理可分为四步：(1) 在微生物的作用下，燃料发生氧化反应，同时释放出电子；(2) 介体捕获电子并将其运送至阳极；；(3) 电子经外电路抵达阴极，质子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室；(4) 氧气在阴极接收电子，发生还原反应。
酶燃料电池：葡萄糖在葡萄糖氧化酶和辅酶的作用下失去电子被氧化成葡萄糖酸，电子由介体运送至阳极，再经外电路到阴极。
双氧水得到电子，并在微过氧化酶的作用下还原成水。
2 MFC 的工作原理典型的微生物燃料电池（M F C ）微生物燃料电池工作原理图由阴极区和阳极区组成，两区域之间由质子交换膜分隔。
MFC 的工作原理是：在阳极表面，水溶液或污泥中的有机物，如葡萄糖、醋酸、多糖和其他可降解的有机物等在阳极微生物的作用下，产生二氧化碳、质子和电子。
微生物燃料电池
微生物燃料电池微生物燃料电池（MicrobialFuelCell，MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。
目录物质解析分类介体性能参数进展物质解析依据电子传递方式进行分类，微生物燃料电池可分为直接的和间接的微生物燃料电池。
所谓直接的是指燃料在电极上氧化的同时，电子直接从燃料分子转移到电极，再由生物催化剂直接催化电极表面的反应，这种反应在化学中成为氧化还原反应；假如燃料是在电解液中或其它处所反应，电子通过氧化还原介体传递到电极上的电池就称为间接微生物燃料电池。
依据电池中是否需要添加电子传递介体又可分为有介体和无介体微生物燃料电池。
分类介体向微生物燃料电池中添加的介体重要有两种：第一类是人工合成的介体，重要是一些染料类的物质，如吩嗪、吩噻嗪、靛酚、硫堇等等。
这些介体必需充足肯定的条件：（1）能穿透进入微生物的细胞内发生氧化反应；（2）特别简单得电子；（3）在被还原之前能快速离开微生物细胞；（4）在阳极表面有很好的电化学活性；（5）稳定性好；（6）在阳极电解液中是可溶的；（7）对微生物没有毒性；（8）不会被微生物代谢掉。
第二类是某些微生物自身可以合成介体，如PseudomonasaeruginosastrainKRP1能够合成绿脓菌素和吩嗪—1—甲酰胺等物质，它合成的介体不光本身可以使用，其它的微生物也可以利用它产生的介体传递电子。
作用原理参加传递电子的介体与微生物和阳极之间的作用形式有三种：（1）微生物将氧化还原反应产生的电子直接传递给溶解在溶液中的介体，介体再将电子传递给电极；（2）介体能进入到微生物体内，参加反应被还原，从微生物体内出来后再将电子传递给电极；（3）微生物吸附在电极表面，它将反应产生的电子传递给在细胞表面的介体，再通过介体传递给电极。
优势与现有的其它利用有机物产能的技术相比，微生物燃料电池具有操作上和功能上的优势：首先，它将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率；其次，不同于现有的全部生物能处理，微生物燃料电池在常温环境条件下能够有效运作；第三，微生物燃料电池不需要进行废气处理，由于它所产生的废气的重要组分是二氧化碳，一般条件下不具有可再利用的能量；第四，微生物燃料电池不需要输入较大能量，由于若是单室微生物燃料电池仅需通风就可以被动的补充阴极气体；第五，在缺乏电力基础设施的局部地区，微生物燃料电池具有广泛应用的潜力，同时也扩大了用来充足我们对能源需求的燃料的多样性。
微生物燃料电池
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◆在应用范围内，很少使用纯菌，而多数使 用的为混合菌群。相较与纯菌，混合菌具 有阻抗环境冲击能力强、利用基质范围广、 降解底物速率和能量输出效率高的优点。 通常使用的是厌氧发酵液、河道的厌氧底 泥以及污水处理厂的厌氧活性污泥。
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三、微生物燃料电池反应器结构
单室MFC反应器
双室MFC反应器
双室MFC最大的缺点是必须不断补充电解质, 而且阴极室必 须曝气。但单室MFC 可以省略阴极室而将阴极直接与质子 交换膜 粘合后面向空气放入阳极室构成阳极室的一壁,而 且不需要曝气, 空气中的氧气直接传递给阴极, 从而不仅 增大了反应器容积, 可以提高产电量, 而且可以节省专门 通气的能耗。
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结构图
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二、产电微生物
（一）、无介体MFCs中单一菌种
铁还原菌（shewanella）、梭菌属（Clostridium）、 Pseudomonas aeruginsad等 形式：1. 传递电子通过纤毛、菌毛传递电子； 2.细胞膜上的细胞色素传递电子； 3.自身分泌物或代谢产物传递电子
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（二）、有介体
混合菌种
◆ 产碱菌（Alcaligenes），肠球菌（Enterococcus）、 Geobacter metallireducens 、嗜水气单胞菌 （Aeromonas hydrophila）等 ◆ 作用形式： (1) 微生物将氧化还原反应产生的电子直接传递给溶解在 溶液中的介体，介体再将电子传递给电极； (2)介体能进入到微生物体内，参加反应被还原，从微生物 体内出来后再将电子传递给电极； (3) 微生物吸附在电极表面，它将反应产生的电子传递给 在细胞表面的介体，再通过介体传递给电极。
微生物燃料电池 （MFCs）
图解微生物电池
目前，对深海环境设计的发电装置海底自动 发电机(Benthic Unattended Gen-erators BUGs)、单室反应槽MFC、UMFC等研究已经 取得了重大进展，而原料广泛、操作条件 温和、资源利用率高和无污染等优点使MFC 吸引了能源、环境、航天等各领域的广泛 关注。从理论上看，决定MFC输出功率密度 的主要因素是相关的电子传递过程，近年 来这方面研究的不断突破，有望使MFC 发 展瓶颈得以解决。
• 广泛的应用前景 原料广泛,条件温和而又清洁高效,微生物燃料电 池吸引了能源,交通,环境,航天等各方面的广泛关注。 人们希望研制出可用于宇宙飞船的电池,以宇航员的 生活废物为燃料,以最高效率的利用能量;微生物燃 料电池如果应用于污水处理,既可分解其中的污染物, 又可产生电力供应自己和周围地区的需要;甚至,在 科幻电影中以天然食物为能源,可以通过"吃饭"来补 充能量的机器人也将成为现实。这是一个梦幻般的 前景,如果实现,我们将可以广泛使用到大量的,高效 的,清洁的能源。
• 1. 对微生物酶的外壳进行修饰,再将其固定到 电极表面从而实现电子的直接传递; 2. 在比微生物细胞更小的尺度上,接使用导 电聚合物固定酶,使导电聚合物深入到酶的活 性中心附近,从而大大缩短电子传递的距离,实 现电子的直接传递; 3. 通过在电极表面进行贵金属纳米粒子,以及 碳纳米管等物质的修饰,利用纳米粒子的尺寸 效应,表面效应等奇妙的特性来实现直接的,快 速的电子传递。
从污水处理的研究上看，除了微生物群、质 子交换膜、阴极/阳极材料外，MFC的形状 设计对其性能也有重要影响，管状和上流 式的设计取得了较好效果。此外，现有的 MFC污染处理对象已包括含 N、S、Fe 等化 合物及有机化合物；随着更多的微生物群 得到研究，MFC处理污水的能力将扩展至更 大范围。
微生物燃料电池：新型产能生物技术
微生物燃料电池：新型产能生物技术【摘要】微生物燃料电池是一种新型产能生物技术，利用微生物将有机物转化为电力。
本文首先介绍了微生物燃料电池的定义和原理，解释了其工作原理和应用领域。
接着分析了微生物燃料电池的优势和挑战，包括环保、可再生能源和成本等方面。
最后总结了最新研究进展，展望了微生物燃料电池的未来发展前景，以及其在生物技术领域的重要性。
微生物燃料电池的引入为解决能源危机和环境污染提供了新的途径，具有巨大的潜力和价值。
通过不断的创新和研究，微生物燃料电池将成为未来绿色能源领域的重要技术。
【关键词】微生物燃料电池，生物技术，产能，新型技术，定义，工作原理，应用领域，优势，挑战，研究进展，未来发展前景，重要性，总结。
1. 引言1.1 微生物燃料电池：新型产能生物技术微生物燃料电池是一种利用微生物代谢活性产生电能的新型产能生物技术。
通过微生物在特定条件下，将有机物氧化成二氧化碳和水释放出电子，从而实现电能的转化和利用。
这种技术具有绿色环保、可再生能源和高效利用资源的特点，被广泛应用于生物能源、环境监测、医疗器械等领域。
微生物燃料电池的工作原理是利用微生物在阳极和阴极之间产生的氧化还原反应来产生电流。
微生物通过氧化底物产生电子，经过外部电路流向阴极，与氧气还原生成水，从而完成电子传递的过程。
这一过程中，微生物丰富的代谢活性和特定的电子传递途径是实现电能转化的关键。
微生物燃料电池在生物技术领域具有巨大的应用潜力和发展空间。
它不仅可以作为清洁能源生产工具，还可以用于废水处理、生物传感器、仿生纳米技术等领域。
微生物燃料电池也面临着技术成本高、电能转化效率低、寿命短等挑战，需要进一步研究和改进。
2. 正文2.1 定义和原理微生物燃料电池是一种利用微生物代谢产生的电能的生物能源技术。
其工作原理是通过微生物在电子受体的作用下氧化底物产生电子，并通过外部电子传递体系将电子传输到电极表面，从而产生电流。
微生物燃料电池的基本构成包括阳极、阴极、电解质和微生物。
微生物燃料电池
MFC的基本工作原理
e负载
e-
CO2
O2
eeH+ 有机物 微生物 H+ H2O
阳极反应：
(CH2O)n＋nH2O 阴极反应： 4e-＋O2＋4H+ 2H2O nCO2＋4ne-＋4nH+
阳极室
PEM
阴极室
The working principle of a microbial fuel cell
微生物燃料电池
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生物燃料电池
微生物燃料电池 (Microbial Fuel Cell, 简称MFC)是 以微生物为催化剂，将有机物燃料中的化学能直接 转化为电能的装置。 产电微生物（Electricigen)通过氧化有机物获得的电 子传递到细胞外，直接或间接的通过介质将电子传 递到电极上产生电流。
具有发电与废弃物处置的双重功效
生活污水（含氮、磷等营养物质） 工业废水（酿酒、食品加工等行业）
未来有机废弃物能源化处置的支柱性技术
Thanks for your attention!
MFC的性能特点
(1)燃料来源广泛，利用有机废水等废弃物； (2)反应条件温和； (3) 产物是CO2和H2O，无需对其产物做任何后处理； (4)无燃烧步骤，理论转化效率较高。
产电微生物特点
变形菌门（Proteobacteria)
厚壁菌门（Firmicutes)
Feature: 多为兼性厌氧菌 具有无氧呼吸和发酵等代谢方式
氧化糖类、有机酸获能
常用产电菌
铁还原红育菌（R.ferrirducens) 沼泽红假单细胞菌（Rhodopseudomonas palustris） 人苍白杆菌（Ochrobactrum anthropi） 铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa） AND SO ON~~
微生物燃料电池：新型产能生物技术
微生物燃料电池：新型产能生物技术【摘要】微生物燃料电池是一种新型的产能生物技术，可以利用微生物的代谢活动直接转化有机废弃物为电能。
本文从微生物燃料电池的工作原理、优势与应用、发展前景、在能源领域的重要性以及挑战与解决方案等方面进行探讨。
微生物燃料电池具有清洁、可持续、高效等优点，未来在能源领域有着巨大的潜力和发展前景。
该技术对可持续发展有着积极的贡献，并在解决能源危机、减少环境污染等方面具有重要作用。
微生物燃料电池作为新型产能生物技术，其发展前景广阔，具有重要性和巨大的应用前景。
【关键词】微生物燃料电池，产能生物技术，工作原理，优势，应用，发展前景，能源领域，重要性，挑战，解决方案，未来发展，可持续发展，贡献，应用前景。
1. 引言1.1 微生物燃料电池：新型产能生物技术的简介微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物转化为电能的新型能源技术。
其核心原理是利用微生物代谢产生的电子传递到电极上，从而实现电能的产生。
相比传统燃料电池，微生物燃料电池具有更高的环境友好性和可再生性，使其成为一种备受关注的新型产能生物技术。
微生物燃料电池的应用领域广泛，可以用于废水处理、生物传感器、远程能源供应等方面。
其优势主要体现在能源利用效率高、减少了对传统燃料的依赖，有望成为未来可持续发展的重要能源形式。
随着科技的不断进步，微生物燃料电池在能源领域的潜在发展前景巨大。
目前微生物燃料电池还面临着一些挑战，比如效率不高、寿命短等问题。
针对这些挑战，科研人员也在不断寻求解决方案，以提高微生物燃料电池的性能和稳定性。
2. 正文2.1 微生物燃料电池的工作原理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生物技术。
其工作原理基于微生物的代谢活动，通过将有机物质氧化为二氧化碳和水，同时释放出电子。
这些电子被导向阳极，而经过阳极的电子则流向阴极，通过外部电路形成电流。
在阴极，氧气被还原为水，与阳极反应相呼应，形成完整的氧化还原反应过程。
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起刘 文秀 斌峰
节目介绍
㈠剩余污泥 ㈢微生物燃料电池 中 国 风 中 国 风 呀
㈡酶及其催化作用
㈣微生物和酶燃 料电池
剩余污泥
定义 城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，在处理过程中伴随产 生的大量的污泥。 现状 余污泥必须经过一定的处理，才能排入环境中，然而污泥处理所需成本十分高。我
国剩余污泥处置费用占整个污水处理厂总投资的25％～60％。 据统计，2010年，我国污水处理厂产生的剩余污泥干重高达360万吨。这些剩
成分复杂，其中包含重金属、病原菌、寄生虫卵及难降解合成有机物等有害 特性 物质。若不加以处理，将污泥直接排入环境中，会产生恶臭气体，造成“二次污染” 最终严重危害到人类的身体健康。 从微生物所需营养考虑，剩余污泥含有大量碳水化合物、蛋白质等营养物质 及氮磷营养元素，具备作为MFC底物燃料的基本条件。
592 mW/m2
（2）（40度）混合酶对SMFC功率密度的影响（蛋白酶浓度：淀粉酶浓度）
40℃条件下，酶比为2:3 时，复合酶 促进污泥水解效率最高。功率密度 有显著的提高。 由于酶的催化作用具有高度的专一性，中性 蛋白酶只能催化蛋白质水解为胨、肽或氨基酸， α-淀粉酶只能催化淀粉水解为小分子的多糖甚至 单糖，所以当只加入一种酶时（中性蛋白质或α淀粉酶）时，只能强化蛋白质或者淀粉或纤维素 的水解，而另一种物质的水解得不到强化，因此 污泥液相中溶解性可以被产电微生物直接利用的 小分子有机物浓度就低，从而限制了产电性能。
阳极电子传递
(1)
生物膜接触传递
与阳极表面直接接触的产电微生物，可通过c型细胞色素将细胞内呼吸链中电子直接传递 至电极表面，原因可能是c型细胞色素内血红素基团间紧密排列，且相邻血红素的铁卟啉 平行或垂直的特殊结构，让电子可以在血红素基团间传递，在细胞色素间形成的蛋白复 合物，使得每两个细胞色素上血红素基团排列靠近，让电子在细胞色素间也得以传递。
谢谢！
如果三项结合？
微生物和酶燃料电池
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酶技术作为一种低能耗、低污染、低成本、 更安全的污泥预处理技术受到了广泛的关注，但对 于污泥及预处理方式结合MFC技术的产电效率，仍 缺乏系统研究。
影响因素：温度，酶的种类和比例
（1）温度对单一酶强化的SMFC 功率密度的影响 P=UI/A=U2/（Re×A） 分别在40 ℃、45 ℃和50 ℃条件下考察中性蛋白酶和α-淀粉酶对剩 余污泥MFC 产电特性的强化效果（以功率密度衡量）.
（2)纳米导线辅助传递
某些细菌的细胞表面存在一种可导电的纳米级菌毛，协助进行电 子传递，这种产电菌的菌毛被称为纳米导线。
(3) 电子穿梭传递
利用氧化还原介体来进行电子传递。，
二
特点
(1)底物燃料来源广泛，醋酸盐、葡萄糖等纯物质燃料及生活污水、 垃圾渗滤液等复杂污染物都可最为MFC的燃料；(2)反应条件温和 ，MFC是利用微生物作为催化剂，在常温甚至低温下都能有效运行 ；(3)清洁、环保，MFC最终产生的气体是C02，其对环境无污染， 无需处理；(4)无耗能、高产能，MFC运行中，无需能量输入，仅 需通风补充阴极的气体(02)或维持阴极与空气接触良好；(5)生物相 容性良好，MFC可直接以人体内的葡萄糖作为燃料、氧气作为电子 接受体，从而MFC能方便地植入人体内，作为心脏起搏器等人造器 官的电源。在全球能源短缺与环境。
酶及其作用
酶的催化机制：能显著提升化学反应速率
(1)“锁和钥匙”模式 酶与底物的结合有非常强的专一性，也就是对底物具有严格的选择 性，即使底物分子结构有细微的变化，酶也不能将它转变为产物。 (2)“诱导契合”学说 “诱导契合”学说认为催化部位不是现成的，而要经过底物的诱导 才能形成。这样就可以避免那些不适合的物质偶然 “落入” 现成 的催化部位而被催化。
微生物燃料电池
微生物燃料电池是利用厌氧条件下的微生物作为生物催化 剂，将储存在有机物中的化学能直接转化为电能的新型产电技 术。
MOD的基本原理分为5 个步骤：第一步是产电微生物氧化底物：通 过微生物的代谢作用，底物在阳极室厌氧环 境下被分解而释放出电子和质子；第二步是 阳极还原：电子依靠合适的电子传递介体从 微生物细胞传递至阳极表面，使电极材料发 生还原反应而被还原；第三步是电子在外电 路的传输：通过外电路传递到阴极从而形成 有效电流；第四步是质子迁移：产生的质子 通过质子交换膜传递到阴极；第五步是阴极 的还原反应：阴极室中的电子受体即氧化态 物质得到电子被还原。
776 mW/m2
（3）混合酶强化剩余污泥燃料电池库仑效率
电子回收率，也称为库伦效率（CE），即产生有效电流的电子总量与剩余污泥中有机 物氧化所释放电子总量的比值。
随着淀粉酶比例升高，CE 有增大趋 势。当酶比为1:4 时获得最高的C（18.3%）
（4）碳纳米管的酶电极的制备
展望
可再生的新能源与人们赖以生存的环境质量， 都是目前举世瞩目的重大问题。酶催化剩余污泥 燃料电池的开发既能提高环境质量，又能产生可 再生替代性能源，因此促进污泥水解，增强产电 效率及污泥减量程度，是一个具有广阔发展前景 和重要意义的研究方向。