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。     

Catalytic performance of nano-hybrid graphene and titanium dioxide modified cathodes fabricated with facile and green technique in microbial fuel cell

Finite resources of the world''s fossil fuel give rise to the irresistible urge to explore alternative renewable energy routes such as microbial fuel cells (MFCs). The limited productivity is one of the main obstacles for MFC scalability. In this study, a dual-chamber MFC was assembled and equipped with fabricated modified cathodes with titanium dioxide (TiO2) or hybrid graphene (HG) which mainly improved the catalytic activity of the cathode. The graphite paste (GP) bare electrode was modified by both nanomaterials using a green and facile technique. The results showed that the modified cathodes resulted in a considerable improvement for the MFC performance, i.e., the power density reaching levels of 80 mW/m2 for GP-TiO2 and 220 mW/m2 for GP-HG compared to 30 mW/m2 for GP electrode. Additionally, the modified electrodes exhibited lower charge transfer resistance (Rct) compared to the bare electrode. Therefore, these modified electrodes, fabricated by an eco-friendly method, could be used as alternatives to the precious expensive metals like Pt.     

微生物燃料电池在污水处理方面的应用研究进展

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, 重点总结了在微生物、介体与电极材料研究等方面的最新研究进展, 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.     

质子交换膜燃料电池分体式集成电堆

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是电动汽车的最佳候选电源。为提高其效率,研制了一种分体式质子交换膜燃料电池集成电堆。采用外置式Nafion○R115膜加湿器,加湿系统与冷却系统合二为一。在70℃,气体流量小于7L/min时,膜加湿器能为反应气体提供摩尔分数为72%的加湿量,满足了电堆的加湿需求。电堆活性面积为390cm2,在电流密度为2.1A/cm2时,电堆最大功率可超过1.2W/cm2。用电化学分析方法研究了电堆的静态与动态电性能。发现小于1A/cm2的电流密度有利于电堆活化,而电流密度超过1.5A/cm2会使电堆的稳定性变坏。     

微生物燃料电池电极材料研究进展

 微生物燃料电池(MFC)是一种具备污水处理和产电功能的生物电化学技术装量,在微生物催化下将有机能转化成电能。综述了MFC 电极材料的研究进展,评述了阳极材料及其功能的修饰、阴极催化剂对污水处理和MFC 产电性能的进展,指出MFC电极材料设计和研究是未来的发展重点。     

浮萍热裂解处理及其在微生物燃料电池中的产电性能研究

以浮萍为生物质能原料,采用酸式热裂解进行预处理,考察了处理液在微生物燃料电池(MFC)中的产电性能.结果表明:浮萍热裂解最佳预处理条件为:反应温度160℃,反应时间80 min,草酸投加量3％(质量分数).该条件下每克浮萍的还原糖产量为0.272 g,浮萍固体消化率可达到55％.当采用稀释10倍的热裂解液时,MFC的最...     

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.     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统对农药处理效能的研究

本文构建了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统处理以阿特拉津为代表的农药, 以了解该系统的农药处理效能及处理机理. 结果显示, 该系统对阿特拉津具有较好的处理性能. 当阿特拉津浓度小于4 mg/L时, 系统的处理性能稳定保持在85%以上; 当阿特拉津浓度为4 mg/L时, 系统产电性能最优, 此时, 系统输出平均日电压, 最大功率密度及电流密度分别为284.4 mV、19.64 mW/m3及46.09 mA/m3. 农药对系统微生物多样性的影响显著, 而对微生物基因功能的影响不显著, 对系统菌属的影响小于电场. 系统优势菌门有变形菌门, 优势电化学活性菌门有拟杆菌门和厚壁菌门; 而降解农药优势菌门有放线菌门, 优势菌纲有Alphaproteobacteria与Actinobacteria, 优势菌属有Christensenellaceae_R-7_group.     

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。     

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.     

微生物燃料电池连接方式对产电效率影响的比较

微生物燃料电池是一种新型能源,在处理污水的同时产生电能。然而目前微生物燃料电池产电效率低,无法进行大规模的工业生产,如何提高微生物燃料电池的产电效率已经成为国内外研究的热点。设计了由双室微生物燃料电池构建的电压串联及并联、生物量串联及并联共4组电池实验,对不同连接方式进行比较,燃料电池在不同连接方式下的产电效率以及对污水的处理能力均有所不同。同时也设计了升压电路,保证燃料电池的电压基本维持在680 mV左右。生物实验结果表明,电压串、并联及生物量串、并联都能使燃料电池的工作电压有不同程度的提高;升压,电压串、并联及生物量串、并联能不同程度地提高燃料电池对有机物的降解能力,其中生物量串、并联对提高有机物的降解能力最为显著。     

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略。实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略。     

两类阴极菌群微生物燃料电池降解硝酸盐研究

文章以硝酸盐溶液为阴极的电子受体,在阴极室中分别接种活性污泥混合菌和纯反硝化单菌株,构成生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,简称MFC)A-MFC和B-MFC。实验结果表明:在外接电阻为100Ω情况下,A-MFC和B-MFC最大输出电压分别为119.6mV和117.2mV,硝酸盐在B-MFC阴极室的平均反硝化速率为2.19mg/(L·d),比A-MFC中的平均反硝化速率1.86mg/(L·d)略高;扫描电镜观察到A-MFC和B-MFC的阴极碳布纤维丝表面形貌存在差异,A-MFC中碳布被孔状结构物覆盖,而B-MFC阴极碳布被片层状结构物所覆盖;同时发现A-MFC的阴极碳布循环伏安法CV曲线上均出现了明显的还原峰,表明A-MFC阴极碳布上的微生物进行了催化还原反应,而且阴极溶液均出现1对明显的氧化还原电对,说明阴极溶液中确实存在氧化还原介体进行微生物与电极间传递电子。     

Recovery of copper from copper slag using a microbial fuel cell and characterization of its electrogenesis

The microbial fuel cell, which can convert the chemical energy of organic matter into electricity via the catalytic action of microorganisms, is a novel environmentally friendly technology for wastewater treatment and energy generation. The electrical energy generated by the microbial fuel cell can be used as an alternative to a traditional external power source required to extract copper via electrolytic treatment. A dual-chamber microbial fuel cell (DMFC) for the treatment of copper slag sulfuric acid leach liquor was constructed. The electrogenesis performance of the DMFC and its ability to extract copper from the copper slag leachate were investigated. The results demonstrated that the maximum voltage was 540 mV when the DMFC achieved steady-state operation. The removal rate of copper ions was greater than 80.0%, and the maximum value was 92.1%. Moreover, X-ray diffraction and scanning electron microscopy were used to characterize the cathodal products. The results showed that the product deposited onto the cathode was copper and that its morphology was similar to that of the electrolytic copper powder. The DMFC can generate electricity and recover copper from copper slag simultaneously.     

单模光纤在弯曲和扭转状态下的极化特性

本文应用修正耦合模理论建立了弹性变形单模光纤中的场方程,导出了椭圆纤芯单模光纤在弯曲和扭转状态下的双折射和极化色散的计算公式.理论计算值与实验值吻合得较好.     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的原理及应用

简述了质子交换膜燃料电池的工作原理;质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动汽车用绿色能源,在航天领域、潜艇、电动车、电站等领域具有广泛的应用前途.     

不同空气阴极表面结构之锌-空气燃料电池性能

本论文主要针对锌-空气燃料电池之空气阴极表面结构进行改善.锌-空气燃料电池主要以氢氧化钾为电解液,利用不同空气电极表面结构进行空气阴极性能与寿命研究.实验中进行了开回路电压性能测试与定电流放电测试,并讨论其两者电压-电流性能及功率密度差异,比较不同表面结构阴极的对电解液的抗蚀能力,针对放电完的电池电极进行材料分析.由实验结果得知,如此类似保护膜功用之电极表面结构在电池反应时,能够减少电解液本身以及阳极金属氧化物对空气电极表面的影响,提供较长时间稳定电流输出,大大地提升锌-空气燃料电池空气电极之使用寿命.     

质子交换膜燃料电池空气流场的优化设计

质子交换膜燃料电池空气流场的合理设计可以使电流密度、气体浓度等均匀分布,有利于提高性能。采用数值模拟与测试相结合的方法,对5种常见的空气流场进行了综合评价。结果显示,模拟结果与测试结果反映的电池性能变化趋势基本相同,性能由低到高依次为:平行流场、网格流场、平行蛇形流场、渐缩流场。串并联流场的模拟和实验结果略有差异。该方法可用于质子交换膜燃料电池空气流场的优化设计。     

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.