微生物燃料電池

發(fā)展方向微生物燃料電池自身潛在的優(yōu)點(diǎn)展示了其良好的發(fā)展前景，但作為電源應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)與生活還比較遙遠(yuǎn)。輸出功率低制作成本高運(yùn)行成本高發(fā)展前景若微生物燃料電池能降低成本和提高發(fā)電效率，將會為廢水處理節(jié)省龐大的開支概述質(zhì)子交換膜

電池構(gòu)造：單池設(shè)計(jì)

生物陰極

4123發(fā)展方向質(zhì)子交換膜實(shí)際情況減弱了微生物的活性和電子傳播能力理想的質(zhì)子交換膜應(yīng)具有將質(zhì)子高效率傳遞到陰極；阻止燃料(底物)或電子受體(氧氣)的遷移微弱的質(zhì)子傳遞能力改變了陰陽極的PH值陰極質(zhì)子供給的限制影響了氧氣的還原反應(yīng)今后將設(shè)法提高質(zhì)子交換膜的穿透性以及建立非間隔化的微生物單室設(shè)計(jì)

在電池的構(gòu)造方面，現(xiàn)有的微生物燃料電池一般有陰陽兩個極室，中間由質(zhì)子交換膜隔開。這種結(jié)構(gòu)不利于電池的放大。單室設(shè)計(jì)的微生物燃料電池將質(zhì)子交換膜纏繞于陰極棒上，置于陽極室，這種結(jié)構(gòu)有利于電池的放大，己用于大規(guī)模處理污水。單室設(shè)計(jì)單室產(chǎn)電機(jī)制

單室MFC省去了陰極室,物質(zhì)(燃料)在單室陽極處被微生物氧化,電子由陽極傳遞到外電路到達(dá)陰極,質(zhì)子轉(zhuǎn)移到陰極處經(jīng)過質(zhì)子交換膜(或質(zhì)子交換膜不存在)到達(dá)陰極,陰極暴露在空氣中,氧氣作為直接的電子受體。單室設(shè)計(jì)單室雙室陽極和陰極距離較近,陰極傳質(zhì)速率得到提高，從而進(jìn)一步提高M(jìn)FC的電能輸出。Descriptionofthecontents單室與雙室微生物燃料電池的比較

優(yōu)點(diǎn)是可以在陽極室和陰極室中分別設(shè)置參比電極,便于分別對陽極、質(zhì)子交換膜

和陰極進(jìn)行研究。但是,雙室MFC由于陰極傳質(zhì)阻力較大,同時(shí)陰極室和陽極室間存在一定距離,其電阻較高,導(dǎo)致功率密度較低單室MFC的內(nèi)阻小于雙室MFC的內(nèi)阻采用“二合一”、“三合一”膜或者采用無膜結(jié)構(gòu),其產(chǎn)生的阻力小于雙室MFC中質(zhì)子交換膜或鹽橋產(chǎn)生的阻力,由此降低了分割材料產(chǎn)生的電阻。生物陰極

非生物陰極

傳統(tǒng)的MFCs陽極具有微生物，而陰極則是非生物電極，屬于半生物電池。Pt:

使用的最為廣泛的高效催化劑，有研究表明，用Pt催化電極反應(yīng)可以使MFC的產(chǎn)電性能提高近4倍。價(jià)格昂貴，不適宜長期使用。過渡金屬：電子傳遞性能和輸出電壓都有明顯的提升。成本高、穩(wěn)定性差、也容易造成催化劑污染。生物陰極

好氧型生物陰極MFC中常用的就是氧氣，因其在空氣中含量較高，使用也很方便，直接在陰極曝氣。研究者發(fā)現(xiàn)長滿生物膜的不銹鋼陰極能夠還原氧氣，提高電池性能，最大功率密度達(dá)到320mW/㎡。當(dāng)去除生物膜后功率密度會顯著下降，從原來的270降到了2.8，這就證明生物膜對氧氣還原有著明顯的催化作用。其次，二氧化錳也能作為直接的電子受體，在MFC的陰極表面沉積一層MnO2，利用MnO2的電化學(xué)還原和生物再氧化過程，在MFC中首次實(shí)現(xiàn)了生物陰極過程陰極發(fā)生的反應(yīng)可以分為兩步：三價(jià)鐵為直接的電子受體，生物陰極

厭氧型生物陰極在厭氧條件下，許多化合物，如硝酸鹽、硫酸鹽、尿素和二氧化碳等都可以作為電子受體。利用厭氧生物陰極代替需氧生物陰極的一大優(yōu)勢是可以阻止氧通過PEM擴(kuò)散到陽極，防止氧氣消耗電子導(dǎo)致庫倫效率下降。目前研