微生物阳极燃料电池极性反转现象研究

本文在构建出微生物阳极燃料电池系统的基础上,研究了微生物燃料电池极性反转现象. 实验表明,由活性污泥混合菌源接种的微生物阳极在电极表面形成电化学生物膜,但平行构建的微生物阳极燃料电池系统在内阻、输出电压和放电时长等方面存在着不同程度差异. 在串联微生物燃料电池组中,放电操作会导致性能较差的微生物单电池首先出现极性反转. 电极电势测量表明,较高的放电电流使微生物阳极电势迅速正移,导致电池系统出现极性反转. 在室温范围内,温度升高可使MFC承受较高的放电电流,不易发生极化. 燃料物质缺乏时,MFC易发生极性反转,但过高的电流仍能使燃料物质充分的MFC出现极性反转. MFC极性反转会对微生物阳极性能造成影响. 极性反转时间较短(<5 min),对微生物阳极影响不大,但延长极性反转时间,会导致微生物阳极性能下降.     

绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa BTE-1直接电催化特征

本文研究厌氧条件下产电绿脓杆菌P. aeruginosa BTE-1的电化学催化特征。研究结果表明,P. aeruginosa BTE-1菌株在厌氧条件下,不能分泌可充当电子介体的绿脓菌素,但可通过在电极表面形成生物膜呈现了直接电催化性能。P. aeruginosa BTE-1在电极表面形成生物膜与其在特定电极电位下向电极传递电子的过程直接相关,适宜的电位为+0.2 V (vs. SCE),电位过高可能会损害P. aeruginosa BTE-1细胞。室温范围内升高温度可增强P. aeruginosa BTE-1生物膜电催化活性,但过高的温度(>60℃)会抑制生物膜电催化活性。循环伏安曲线显示,在厌氧条件下形成的P. aeruginosa BTE-1生物膜,具有与典型产电菌株G. sulfurreducens相近的氧化还原电位(-0.4 V~ -0.2 V vs. SCE)。P. aeruginosa BTE-1生物膜可电催化酵母抽取物和葡萄糖,但不能电催化醋酸盐。     

复合菌体及单一菌体催化的微生物燃料电池产电机理初步研究

利用淡水沉积物作为接种源构建了微生物燃料电池,考察苯酚对该微生物燃料电池性能的影响.结果表明,在淡水沉积物接种的微生物燃料电池中,电流的产生是由富集在电极表面的细菌引起的.苯酚降低了细菌消耗葡萄糖的速率,并在加入相同量葡萄糖的情况下,延长了产电时间.另一方面,实验还研究了一株从沉积物微生物燃料电池中分离出的单菌株的产电情况.该菌株在微生物燃料电池中需要借助自身代谢产生有电极反应活性的中间产物才能产电.GC-MS分析表明,中间产物中有吩嗪类物质,该类物质可在该细菌细胞与石墨电极之间充当电子传递介体,实现电子从细胞向电极的传递.