不同底物對微生物燃料電池產(chǎn)電影響及電能收集研究.pdf

1、微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是利用微生物作為催化劑降解底物產(chǎn)生電能的生物處理技術(shù)，可以實現(xiàn)廢水能源化。針對不同水質(zhì)及負荷下MFC產(chǎn)電性能的差異，本文采用不同廢水作為MFC的底物進行產(chǎn)電研究，為產(chǎn)電優(yōu)化提供理論依據(jù);針對電能低難于利用問題，本文采用電能管理系統(tǒng)(Power management system，PMS)收集MFC的電能，為MFC實用化技術(shù)提供新的解決方案。本文研究了人工配水、生活污水、啤酒

2、廢水對MFC產(chǎn)電性能的影響:包括底物對MFC啟動期產(chǎn)電性能、COD去除率和庫倫效率(Coulombic efficiency，CE)、電極電位、動力學過程、極化曲線和功率密度的影響，然后通過PMS收集MFC電能，實現(xiàn)間歇高電壓、高功率輸出。主要結(jié)論如下:
　　(1)人工配水、生活污水、啤酒廢水均可以啟動MFC，穩(wěn)定電壓依次為0.60V、0.56V、0.44V。底物種類、電導率對啟動期穩(wěn)定電壓有影響。以人工配水為對照，生活污水電導率

3、高，電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻、溶液內(nèi)阻小，底物利用率高，電壓與人工配水相當。啤酒廢水電導率低，電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻、溶液內(nèi)阻大，底物利用率低，電壓低于人工配水。
　　(2)底物COD濃度對MFC產(chǎn)電性能有影響。底物濃度增加時，產(chǎn)電微生物活性增強，陽極氧化電位降低，陰極還原電位升高，總電位增加，氧化還原能力增強，底物利用率高。濃度變化時，陽極電位增幅大于陰極電位增幅，陽極電位是影響MFC產(chǎn)電的主要因素。
　　(3)底物種類、電導率與MFC產(chǎn)電性能

4、有著密切的關(guān)系。以人工配水為對照，生活污水MFC的COD去除率高，底物利用率高，溶液傳質(zhì)內(nèi)阻小，產(chǎn)電能力高，溶液中傳質(zhì)是影響產(chǎn)電的主要因素;啤酒廢水MFC的COD去除效率低，底物利用率低導致電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻大，電導率低引起溶液內(nèi)阻大，溶液中傳質(zhì)、電極表面的電化學反應是影響產(chǎn)電的主要因素。
　　(4)采用PMS后，MFC的放電電壓范圍為1.60-2.00V，輸出功率范圍為2.56-4.00mW，為擴大MFC的應用范圍、較低電壓輸出的問題