菌藻微生物燃料电池处理模拟养殖废水的研究

为探索冷水鱼养殖废水处理的新途径,本试验构建菌藻微生物燃料电池,以细菌作为阳极,藻类作为阴极,探讨在不同低C/N条件下菌藻微生物燃料电池去除有机物和脱氮除磷的效能及产电性能,并分析阳极和阴极微生物群落结构及功能微生物。结果表明：当C/N为2∶1时,菌藻微生物燃料电池去除有机物85.4%、氨氮32.1%、硝态氮73.4%、总氮37.6%和总磷69.9%,系统可产电1.09 mA;阳极电极表面附着大量微生物,可以加快催化反应速率,提高系统产电;阳极和阴极生物膜富集了以变形菌门和拟杆菌门为主的产电细菌,在提高系统产电性能的同时可降解复杂有机物;通过功能基因分析发现碳代谢、氮代谢及双组分系统的基因丰度较高,说明微生物的抗逆代谢较强,有利于污染物去除。综上,利用菌藻微生物燃料电池去除模拟养殖废水具备一定的可行性,可为养殖废水的去除提供理论基础。     

底物对微生物燃料电池产电性能的影响

在自行构建的"H"型双室微生物燃料电池(MFC)中,以湖南省吉首市大田湾污水处理厂曝气池中的污泥为接种污泥,以可溶性淀粉和白糊精为底物,考察不同底物及其质量浓度对MFC获得稳定开路电压所需时间、启动时间、电动势、内阻及功率密度等性能的影响.实验结果显示,在同样的条件下,以白糊精为底物的MFC启动快、内阻小、功率密度较小,而以可溶性为底物的MFC启动慢、内阻大、功率密度大;底物质量浓度低于6g/L时,以可溶性淀粉为底物的MFC达到稳定开路电压的时间随质量浓度增大而增加,底物质量浓度低于8g/L时,以白糊精为底物的MFC达到稳定开路电压的时间随质量浓度增大而增加.由于底物抑制效应,质量浓度较高时,随着底物质量浓度的增加.MFC达到稳定开路电压所需的时间反而减少.     

空气阴极微生物燃料电池处理模拟酸性矿井水的研究

酸性矿井水因pH值低、重金属离子含量高,难以直接采用硫酸盐还原菌生化处理.试验构建了空气阴极微生物燃料电池系统来处理酸性矿井水,有效处理废水H+和重金属离子,同时还能产电.构建的空气阴极微生物燃料电池系统(污泥量40mL,硫酸盐还原菌30mL,阳极材料为碳布,室温)的最大功率密度达到82.24mW/m2,最大电压为332.2mV;硫酸根的最大去除率达到41.6,对Zn2+、Cu2+、Cd2+和Fe2+的去除率分别达到83.7%、77.4%、84.2%和66.8%,化学需氧量的最大去除率达到60.9%.分析认为,空气阴极微生物燃料电池有效处理废水H+,弱化了H2S的生物抑制作用,强化了硫酸盐还原菌还原产生的S2-与重金属离子生成硫化物,并经能谱分析加以验证.     

污水厌氧生化处理与微生物燃料电池的结合探讨

文章阐述了厌氧生物处理法和微生物燃料电池的工作原理以及优缺点,从产能和净化的双重角度将两者进行创新性结合,并在此基础上,针对有细菌电池的产电速率和速度低的问题进行了初步研究,考虑了阴极板,即不同的电子接收金属对整个系统的产电效率的影响。     

人工湿地法净化水景人工湖研究

为了改善成都大学柳莺湖的水质状况,2013年4月至2014年4月,对成都市活水公园人工湿地生态系统与成都大学柳莺湖的进出水指标——p H、DO、BOD5、CODcr、TN、TP、NH＋4-N、营养元素与渗流系数进行了监测和对比分析.结果表明,柳莺湖在进水水质、N∶P比与水流流态上同活水公园存在着相似性,将活水公园的人工湿地系统引入柳莺湖是可行的.用降解速率常数与wehner-wilhelm设计预测法进行出水水质预测,预测结果为：柳莺湖的Ⅴ类水质通过湿地系统净化后可达Ⅲ类水质标准,按此设计对柳莺湖进行改造,可改善学校的校园景观水质.     

微生物燃料电池型人工湿地去除抗生素的效能研究

考察了微生物燃料电池型人工湿地(MFC-CW)系统对不同浓度抗生素的去除效果和产电特性,以及不同共基质浓度对去除抗生素和产电的影响.结果表明,系统对磺胺甲恶唑(SMX)和四环素(TC)的去除分别以微生物降解和吸附为主.四环素具有较强的极性,进入系统后能够立即被填料稳定吸附.磺胺甲恶唑易随水流动,更容易被微生物降解.进水抗生素浓度越高,出水浓度越高,系统开路电压越低.同时,进水共基质浓度也影响MFC-CW对抗生素的去除效率和产电能力.随着系统共基质浓度的增加,系统开路电压和系统内阻逐渐增大,而系统库伦效率逐渐下降.由此表明进水抗生素浓度和共基质浓度都应控制在一定范围内,才能使系统在产电、抗生素降解方面达到优化平衡.     

阳极修饰对微生物燃料电池性能的影响

利用PW12/rGO复合材料负载于碳布表面制得PW12/rGO修饰阳极并构建单室空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC),考察了PW12/rGO修饰阳极对MFC产电和高氯酸盐(ClO4-)还原性能的影响,并通过对阳极表面形态及其电化学特性的分析,探讨了PW12/rGO修饰阳极改善MFC产电性能的机理.结果 表明,当ClO4-浓度为700 mg/L时,PW12/rGO修饰阳极MFC的最大输出电压和ClO4-平均去除速率分别为200.18 mV和1.15 kg/(m3·d),分别是空白阳极MFC的4.4倍和1.06倍;扫描电镜(SEM)表征显示,PW12/rGO修饰阳极表面附着的微生物量远高于空白阳极;Tafel曲线、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,PW12/rGO修饰阳极较空白阳极具有更高的交换电流密度、CV电活性面积以及更低的电荷转移电阻.PW12/rGO修饰阳极提高了阳极电子产量和电子传递速率,进而改善了MFC的产电性能.     

人工湿地处理化工尾水试验研究

在自行建造的人工湿地中试系统上,通过对化工尾水的实际处理试验,获得较好的处理效果,一些特征污染物经处理后,能达到规定排放标准,并分析了水力停留时间对人工湿地中COD,BOD,NH4^＋—N,TP,Cu,挥发酚和AOCI等去除效果的影响及其规律,探明了各自的净化机理,试验结果表明人工湿地系统处理化工尾水方法可行;工艺参数建议水力停留时间以4d为宜,进水COD负荷小于42．8kg·（10^-4m^-2d^-1）。相关运行参数为人工湿地技术的一步发展及其工程设计与运行管理提供了参考。     

复合流人工湿地对生活污水深度处理的应用研究

采用复合流人工湿地对经二级处理后的生活污水进行深度处理,结果表明,复合流人工湿地对生活污水具有良好的深度净化作用,对NH3-N、TP、COD、BOD5的去除率分别达到72%、60%、80%和76%,出水水质基本达到了国家地表水Ⅲ类标准.     

微生物电池技术研究

微生物燃料电池具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。简述了MFC的原理、分类,对微生物燃料电池（MFC）产电影响因素进行了阐述,分析了MFC技术的用途,最后归纳了MFC技术的研究发展方向。     

燃料电池内阻在线测试系统研究

内阻是反应燃料电池性能的重要指标,设计燃料电池内阻在线测试系统具有重要意义.但燃料电池内阻具有明显的非线性和时变特性,一般难以精确测量.为了解决这个问题,本文在对燃料电池内阻进行分析的基础上,结合电化学阻抗谱测试思想,提出了一种改进的燃料电池欧姆内阻在线测试法--交流变频调幅测量法,并基于高性能数字信号处理器设计了测试系统硬件电路和软件,得到了较好的测量效果.     

车用燃料电池发动机控制系统与协调控制研究

介绍了燃料电池发动机的基本结构和特点,设计了实用的控制系统,并阐述了各个子系统的工作原理和控制策略,根据其自身特性和运行工况,提出了燃料电池发动机各子系统的协调控制方法,获得了较好的控制效果。     

微生物燃料电池中盐桥连接的探讨

文章介绍了微生物燃料电池(MFC)的结构,对原有的通过质子交换膜连接的结构进行改良,并且对分体式微生物燃料电池的盐桥了进行研究,分析盐桥的孔径对整个微生物燃料电池体系产能和清洁2个方面的影响.实验结果证明了盐桥用于MFC降解污水是可行的,并且其截面积的增加对系统的产电和COD的降解均有促进作用.     

Process modeling of fuel cell vehicle power system

Constructed here is a mathematic model of PEM Fuel Cell Vehicle Power System which is composed of fuel supply model, fuel cell stack model and water-heat management model. The model was developed by Matlab/Simulink to evaluate how the major operating variables affect the output performances. It shows that the constructed model can represent characteristics of the power system closely by comparing modeling results with experimental data, and it can be used in the study and design of fuel cell vehicle power system. Supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2007AA05Z145), State Key Development Program for Basic Research of China (Grant No. 2007cb209707) and Shanghai Science and Technology Project (Grant Nos. 06SN07115 and 07JC14024)     

Studies on treatment of chlorophenol-containing wastewater by microbial fuel cell

A microbial fuel cell with 4-CP as oxidant was established to investigate the feasibility of 4-CP dechlorination in the cathodic chamber of MFC. It demonstrated good performance on electricity generation with Pmax 12.4 mW/m2 and CE 22.7%. Besides, 60 mg/L 4-CP could be completely dechlorinated in 45 h in the MFC, and 4-CP dechlorination process and electricity generation process had obvious synergistic effect.     

燃料电池发动机空气系统特性的仿真

为提高燃料电池发动机效率,需对其空气系统进行研究和优化.针对现有单级增压空气系统的不足,提出了两种采用涡轮增压器的复合式增压空气系统方案(串联式和并联式),建立了仿真模型从压力和过量空气系数这两个关键参数的角度进行对比研究.结果表明,两种复合式增压空气系统方案均能有效提升发动机整体效率和最大净输出功率,其中整体效率可提升5个百分点,最大净输出功率可提升15%, 且串联式方案比并联式方案更具效率优势.     

直接甲醇燃料电池管状阴极的制备与性能

以管状金属钛网为支撑体,采用浸涂工艺在其外表面依次制备了气体扩散层、Pt/C催化层和Nafion 膜,制得管状阴极,并分析了影响电池性能的因素.研究结果表明,采用浆液浸涂工艺制备的阴极气体扩散层与催化层,均具有有利于气体传质和电化学反应的多孔结构.随着阴极催化剂载量的增加,单电池的性能也逐渐提高.当Pt载量为4.3 mg/cm2时,常温下以空气作为氧化剂,电池功率密度峰值约为12.3 mW/cm2,而同样的电池,在60 ℃下以氧气作为氧化剂,则可以达到40.0 mW/cm2,这表明温度和氧化剂种类与催化剂载量一样,是影响电池性能的重要因素.电池经约100 h工作时间后进行的等电压放电试验结果表明,该管状Ti基阴极的电化学稳定性优良.     

Polarization behavior of microbial fuel cells under stack operation

The polarization behavior of microbial fuel cells(MFCs)was evaluated under different stack operation modes,including series,parallel,series–parallel,and parallel–series.During the stack operation,voltages of individual MFCs,subunit stacks,and overall stacks were recorded as a function of the current.Meanwhile,the potentials of individual MFCs’anode and cathode were also determined via Ag/AgCl electrodes to study the change in potentials under stack operations.The results demonstrated that the MFCs with relatively low ability to generate current were easier to suffer polarity reversal in the series stack,which was confirmed in the series subunit of the series–parallel stack.MFCs with high electroactivity would be enhanced to generate larger maximum power;however,MFCs with low electroactivity outputted smaller maximum power in a parallel stack.The changes in individual MFCs’behavior under stack operation mode were determined primarily caused by the influences on the behavior of the anode.Results of the present study provide valuable information for optimization of stack operation of MFCs.