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.     

单室微生物燃料电池处理生活污水特性研究

目的研究单室微生物燃料电池(MFC)在间歇运行条件下对COD、NH+4、TP和NO-3的处理效果.方法采用石墨板为阴极,构建了单室空气阴极微生物燃料电池,以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源.结果进水COD质量浓度400~900 mg/L,出水COD质量浓度维持在100 mg/L;NO-3去除率可达到90%以上.单室空气阴极微生物燃料电池可以有效降解污水中的有机物,COD去除率可以达到80%以上,但COD的质量浓度并不是影响MFC电压的主要因素.微生物燃料电池对NH+4和TP去除率都较低,同时表明阳极室中的NH+4和TP并没有参与微生物燃料电池的产电反应,NH+4和TP的质量浓度对微生物燃料电池的电能输出也没有明显影响.结论 MFC对于含NO-3的污水处理效果较好,但去除NO-3的同时对电池的产电效果影响很小.     

驯化方式对微生物燃料电池处理焦化废水与产电的影响研究

为了探明驯化方式对微生物燃料电池运行性能的影响,对比研究了两种不同的驯化方式。以焦化废水直接驯化和以乙酸钠、焦化废水梯度驯化下的微生物燃料电池对焦化废水的降解能力和产电能力。研究了MFC的产电性能以及COD的去除率。结果表明,MFC可以以焦化废水作为底物进行产电;并且直接驯化下的MFC的最大输出功率45.1 mW/m~2高于梯度驯化的42.9 mW/m~2;两种MFC的表观内阻差别不大,分别为直接驯化下814Ω、梯度驯化下811Ω。对COD的去除,直接驯化的MFC可以达到91%,梯度驯化也达到了83%,略低于直接驯化。由以上数据可以看出直接驯化的MFC优于梯度驯化的。     

微生物燃料电池在含酚废水处理中的应用

近年来,工业化的快速发展所带来的环境问题受到了广泛的关注.含酚废水作为造纸、制药、石油化工等工业生产的主要有机污染物废水,具有毒性大和生化降解难的特点,亟须开发一些能够对其进行高效降解的废水处理工艺.文章着重介绍了微生物燃料电池（MFC）的技术原理、处理含酚废水中的应用及影响其性能的几个因素,并指出了未来MFC技术的研究方向.     

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.     

微生物燃料电池的研究现状及应用前景

简要介绍了微生物燃料电池的工作原理和电子传递机理。典型的微生物燃料电池是由阳极、阴极和质子交换膜组成的。概括了微生物燃料电池的性能影响因素和微生物燃料电池的研究现状及最新进展,认为微生物燃料电池具有广阔的发展前景。     

微生物燃料电池性能优化及微生物分析

为了进一步提高微生物燃料电池的运行性能,提高硝酸盐降解率及改善电能输出情况,以城镇污水处理厂二沉池污泥为接种源,硝酸钠为电子受体运行典型单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)。以1g/L无水乙酸钠、50 mmol/L磷酸盐缓冲液为模拟废水成功启动MFC,运行稳定后,通过碳源、碳氮比(C/N)、硝酸盐浓度、温度4个因素来优化MFC运行性能。实验结果表明:在温度为30℃、无水乙酸钠为碳源、C/N=5∶1、硝酸盐质量浓度为200mg/L时MFC运行性能最佳,硝酸盐去除率均可达到90%以上,最大电压可达到0.462V。最佳状态下经6个周期运行,MFC最高电压为0.62V,功率密度高达4.53 W/m2;交流阻抗分析最佳运行状态下MFC内阻为130Ω,扫描电镜观察到电极表面微生物种类及数量均明显增多。研究证明MFC可以作为含硝酸盐废水产能净化的有效技术。     

直接微生物燃料电池的研究现状及应用前景

微生物燃料电池根据有无氧化还原介体的参与分为两大类:直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池。简要介绍其工作原理,概括了直接微生物燃料电池的研究进展以及目前需解决的问题和工作方向。最后展望直接微生物燃料电池的应用前景。     

介体型MFC内微生物催化剂的在线驯化

以E.coli为微生物催化剂,新亚甲基蓝为电子媒介体,葡萄糖为燃料,铁氰化钾为电子受体,构建介体型微生物燃料电池（MFC）实验装置;采用在线驯化法,即MFC产电和槽内E.coli驯化的联合过程,以提高E.coli电化学活性,该法无须刮移生物膜,操作简便。结果表明,驯化后E.coli产电能力得到显著提高,在E.coli干重为1.24 mg/mL时,MFC峰电流密度达到612.50mA/m^2,较未被驯化E.coliMFC提高了0.54倍;最大功率输出达到166.67 mW/m^2,提高了0.64倍;同时MFC生物膜成熟所需时间减少至240 min,比未被驯化时加快近一倍。     

甜菜渣在微生物燃料电池中产电性能的研究

甜菜渣(SBR)是甜菜加工过程中的副产物.由于其较高碳水化合物和低木质素含量,甜菜渣是一种可利用的原料通过微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)进行产能.利用未处理和经过酸碱处理的甜菜渣作为阳极底物,对不同的处理下在微生物燃料电池中甜菜渣对电流产生的研究.在未处理、碱处理和酸处理的MFCs中最大功率密度分别为(369±23)、(351±20)、(244±4)mW/m2.MFC产电性能的不同源于处理后底物成分的不同.MFC是一项可行的技术处理甜菜副产物并同步产电.     

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。     

微生物燃料电池同步去除硫化物及产电的对比研究

对比研究空气阴极单室与双室微生物燃料电池(MFC)在去除硫化物及产电性能。当硫化物浓度为100mg/L,共基质葡萄糖浓度为812 mg/L时,单室和双室MFC的最大开路电压分别达897.2 m V和821.7 m V,最大输出功率分别为340.0 m W/m~2和273.8 m W/m~2,库仑效率分别为5.6%和10.7%,单室MFC表现出更好的电能输出,而双室MFC的能量转化效率更高。单室MFC运行72小时后,含硫化物废水中的硫化物去除率为75.4%。含硫化物废水中的有机质也可以得到同步去除,TOC的去除率为17.8%。上述结果表明利用MFC去除硫化物并同步产电是可行的,阴极是系统的主要限制因素。     

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。     

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.     

微生物燃料电池启动过程中的内阻及电容

利用交流阻抗法、极化曲线斜率法和功率密度峰值法研究微生物燃料电池(MFCs)在启动过程中内阻及电容的变化。结果表明:在MFCs启动过程中,交流阻抗法测得的总内阻和活化内阻逐渐变小,阳极电容逐渐增大,较好地反映了产电微生物繁殖以及驯化过程。极化曲线斜率法能够区分活化内阻、欧姆内阻与浓差内阻,但测量值波动较大。功率密度峰值法测得MFCs的内阻数据稳定,对选择MFCs的外接电阻有参考意义。     

厌氧流化床微生物燃料电池堆栈产电性能

研究了三级液固厌氧流化床微生物燃料电池（MFC）串并联的产电性能.同时考察了活性炭装填高度、阳极面积等因素对燃料电池产电性能的影响.结果表明：将燃料电池串联时,总电压为1 500 mV,等于3个单级电池的电压之和,能够有效地提高燃料电池的输出电压,最大功率密度为0.28 W·m-2.而并联时,输出电压仅为450 mV左右,和单级电池输出电压大体相当,最大功率密度为0.074 W·m-2.活性炭的装填高度增加1倍,电压升高了20％左右.阳极面积增加1倍,产电量增大了30％.     

E-SSD:目标特征增强检测算法

针对SSD目标检测算法在检测目标过程中存在漏检的现象,提出一种特征增强的SSD目标检测算法。该算法通过将特定连续特征层进行特征融合,获取更为丰富的目标细节特征信息,以此来改善目标的特征表达效果,提升目标检测正确率。经仿真测试,该算法对车辆、自行车和行人等道路参与者检测效果均有提高,在PASCAL VOC2007数据集上的测试结果与原有SSD检测算法相比,mAP提高0.78%,适合于车载与移动机器人等场景的目标检测应用环境。     

颗粒活性炭改进阳极提升微生物燃料电池性能的研究

微生物燃料电池(MFCs)的阳极是产电菌降解有机污染物并产电的场所,是微生物燃料电池性能提升的限制性因素之一,本研究通过改进阳极提升微生物燃料电池产电性能.试验采用了两种类型的微生物燃料电池,用作对比的常规炭布阳极微生物燃料电池(Carbon-MFCs)和用颗粒活性炭(GAC)改进阳极的微生物燃料电池(GAC-MFCs),对比实验结果表明用GAC改进阳极可以有效提高微生物燃料电池功率输出:Carbon-MFCs在一个星期驯化后,输出电压稳定在300mV,最大功率密度到达200mW/m2;GAC-MFCs需要较长驯化期,在一个星期驯化后,输出电压100mV,但在2000h后,输出电压稳定在380mV,阳极的改进使输出电压提高26.7%,最大输出功率密度达到560mW/m2,提高了180%;颗粒活性炭的巨大比表面积增加了生物膜载体面积,提高了产电菌和协同参与产电菌总量,使库伦效率提高了3.4倍;颗粒活性炭的物理和电学特性使电池内阻降低38%.结果显示:使用颗粒活性炭作阳极可有效提高微生物燃料电池功率输出.     

Nitrogen-doped graphene nanosheets as high efficient catalysts for oxygen reduction reaction

It is of great significance in exploring alternative catalysts to platinum (Pt)-based materials for oxygen reduction reaction (ORR),because this reaction is invariably involved in various fuel cells and metal-air batteries.We herein reported the nitrogen doped graphene nanosheets (NGNSs) with pore volume of as high as 3.42 m 3 /g and investigated their potential application as ORR catalysts,it was demonstrated the NGNSs featured high activity,improved kinetics and excellent long-term stability for ORR.The NGNSs were successfully used as cathode catalysts of microbial fuel cells (MFCs) and performed even better than the commercial Pt/C (Pt 10%) catalysts at the maximum power output.     

A study of electron-shuttle mechanism in <Emphasis Type="Italic">Klebsiella pneumoniae</Emphasis> based-microbial fuel cells

In microbial fuel cell (MFC), the rate of electron transfer to anode electrode is a key intrinsic limiting factor on the power output of MFCs. Using Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) strain L17 as biocatalyst, we studied the mechanism of electron shuttle via self-producing mediator in a cubic air-chamber MFC. To eliminate the influence of biofilm mechanism, the anode electrode was coated with microfiltration membrane (0.22 μm). Data showed that the microfiltration membrane coated and uncoated MFCs achie...