首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 140 毫秒
1.
电极构型对空气阴极生物燃料电池发电性能的影响   总被引:5,自引:5,他引:5  
尤世界  赵庆良  姜珺秋 《环境科学》2006,27(11):2159-2163
在空气阴极生物燃料电池(ACMFC)中,从阴极扩散进入阳极的氧气能够被兼性微生物作为电子受体还原,进而导致电子损失严重.本研究利用葡萄糖作底物,对2种不同电极构型的空气阴极生物燃料电池ACMFC1和ACMFC2的功率输出和电子回收进行了比较研究.结果表明,ACMFC1的内阻为302.14Ω,阳极电位为-323mV,最大功率密度为3 070 mW/m3;ACMFC2的内阻为107.79Ω,阳极电位为-442mV,最大功率密度达到9 800 mW/m3.在间歇条件下,ACMFC2可以连续运行220h,电子回收率为30.1%;而ACMFC1只能运行不到50h,电子回收率为9.78%.因此,合理的设计空气阴极生物燃料电池电极构型可以减小内阻,增大电池电动势进而增大功率输出,提高电子回收率.  相似文献   

2.
利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究   总被引:8,自引:3,他引:5       下载免费PDF全文
以玉米淀粉生产过程中的浸泡液(玉米浸泡液)作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量(COD)、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d(1个周期)的连续运行(固定外电阻为1 000 Ω),17 d时输出电压达到最大(525.0 mV),稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m2,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m2,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低(库仑效率为1.6%);1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.  相似文献   

3.
考察了阳极电极材料、电极面积、电极电位、pH、阴极电子受体对甲烷生物燃料电池(MFC)产电性能的影响,并通过高通量测序、循环伏安法(CV)分析了其可能的电催化机制.结果表明,透气布/碳布(GTC)复合材料为阳极时产电性能(1251.3 mA·m-2)最佳,分别是石墨烯/中空纤维膜(G-HFM)阳极(34.8 mA·m-2)和碳布(CC)阳极(3.21 mA·m-2)的36倍和390倍;阳极面积越大,MFC启动时间越快,电流密度越大;当电极恒电位为0.1 V (vs.SHE)时,其产电能力较-0.1、+0.3及+0.5 V时高;pH=7最有利于产电;溶解氧为MFC阴极电子受体时,最大功2率密度(703.9 mW·m-2)优于铁氰化钾(457.2 mW·m-2)、空气阴极(124.2 mW·m-2)和高锰酸钾(20.7 mW·m-2)作为电子受体的MFC.阳极室微生物群落结构分析显示,电活性细菌Geobacter(17.14%)和Desulfovibrio(8.51%)为优势种,其产电机理可能是甲烷氧化菌(MethanobacteriumMethylomicrobium等)与电活性细菌协同氧化甲烷驱动MFC产电.添加NO气体、N-乙酰蛋氨酸和蛋白酶K均可明显抑制阳极生物膜的电化学活性,表明其胞外电子传递过程依赖细胞色素c、Ni-Fe氢酶及与电极接触的外膜蛋白的介导作用.  相似文献   

4.
阴极氧还原反应(ORR)是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.当阴极液中存在20.0 mmol/L的Fe(Ⅲ)-EDTA时,电池内阻仅为300 Ω,比对照降低了900 Ω,其输出电压(1 000 Ω下)与功率密度可维持在200.1 mV、 16.0 mW/m2左右,比不加的对照分别提高73.2%、 70.1%. Fe(Ⅲ)-EDTA氧化再生与持续产电试验表明,Fe(Ⅲ)-EDTA可通过曝气氧化再生、循环利用,即Fe(Ⅲ)-EDTA可作为阴极电子穿梭体加速电子至氧气的传递.Fe(Ⅲ)-EDTA首先接受阴极电子被还原成Fe(Ⅱ)-EDTA,在阴极室充分曝气条件下,Fe(Ⅱ)-EDTA将电子传递给O2同时被氧化再生成Fe(Ⅲ)-EDTA,从而完成电子从电极传递到氧气的穿梭过程,MFC得以长期稳定运行.进一步优化试验显示,Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体强化MFC产电的适宜条件为:浓度20.0 mmol/L、pH=5.0左右.在此条件下MFC的最大功率密度达100.9 mW/m2.  相似文献   

5.
连续流生物制氢反应器乙醇型发酵的运行特性   总被引:9,自引:1,他引:9  
采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥,在制糖废水产酸发酵过程的同时制取氢气.探讨了生物制氢反应器连续流稳定运行的工程控制参数.研究表明,在污泥接种量为15g/L、温度为35℃±1℃、COD容积负荷为40kg/(m3·d)、HRT为4h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.6~4.9、-450~-470mV等条件下,可以实现连续流生物制氢反应系统乙醇型发酵的高效稳定运行.此时,液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占挥发酸总含量的80%以上,COD去除率22%~26%,气相中的氢气含量约为40%~58%,最大产氢能力为7.63m3/(m3·d).  相似文献   

6.
研究不同碳源类型对双室生物电化学反应器(biocathode bioelectrochemical system,BES)生物阴极(biocathode)降解对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP)效能的影响.以碳酸氢钠和葡萄糖作为碳源,研究不同碳源类型下BES反应器效能和生物阴极的微生物群落结构.BES反应器效能和PNP去除率受到碳源类型的影响,以葡萄糖作为碳源时PNP去除率比碳酸氢钠为碳源的去除率在12 h和24 h分别提高了约3倍和1倍.RNaHCO3和RGlucose的PNP去除速率常数随碳源转换分别从(0.022±0.002)h-1和(0.059±0.009)h-1减小到(0.018±0.001)h-1和(0.042±0.002)h-1,PNP去除率分别下降了36%和6.9%.RNaHCO3和RGlucose的PNP降解速率常数在外加电压由0.5 V转换为0 V时分别下降到(0.004±0.00061)h-1和(0.007±0.0006)h-1,再次转换为0.5 V时PNP降解速率常数升高到(0.022±0.002)h-1和(0.062±0.004)h-1.454-焦磷酸测序结果表明碳源类型导致阴极微生物群落结构的显著差异.以碳酸氢钠为碳源的生物阴极富集Proteobacteria,而以葡萄糖为碳源的生物阴极FirmicutesBacteroidetes成为优势菌门.  相似文献   

7.
温度对啤酒废水微生物燃料电池产电性能的影响   总被引:6,自引:1,他引:5       下载免费PDF全文
王鑫  冯玉杰  曲有鹏  李冬梅  李贺  任南琪 《环境科学》2008,29(11):3128-3132
以啤酒废水为底物,采用空气阴极微生物燃料电池,加入50 mmol/L磷酸盐(PBS)作为缓冲溶液,考察了20℃和30℃下,MFC产电性能及生物相变化.当环境温度从30℃降低到20℃时,MFC最大输出功率从483 mW/m2降低到435 mW/m2,库伦效率和COD去除率变化不大.温度对阴阳两极的电位均有影响,且对阴极的影响大于对阳极的影响.以莫诺德方程对实验数据进行拟合,得到半饱和速率常数ks分别为228 mg/L(30℃)和293 mg/L(20℃).变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱表明,温度变化不仅影响了阳极的优势菌群,而且对阴极微生物种类具有很大的影响.  相似文献   

8.
用高浓度对苯二甲酸溶液产电的微生物燃料电池   总被引:4,自引:1,他引:3       下载免费PDF全文
以高浓度对苯二甲酸(TA)溶液为底物,研究微生物燃料电池的产电效果.以厌氧活性污泥作为接种体,经过210 h驯化,开路电压达到0.54 V,证明了TA可以作为微生物燃料电池的底物进行产电.深入研究了不同pH值和底物浓度对产电的影响,实验结果表明,当体系pH为8.0时,负载两端(R=1 000 Ω)电压最大,底物浓度越高,负载两端电压越大,并逐渐趋近于一个最大值,通过Monod方程回归得到该微生物燃料电池体系输出电压的最大值Umax为0.5 V,Ks值为785.2 mg/L.当底物浓度(以COD计)为4 000 mg/L时,最大输出功率密度为96.3 mW/m2,库仑效率为2.66%,COD去除率为80.3%.  相似文献   

9.
林可霉素生产废水的厌氧生物处理工艺   总被引:15,自引:2,他引:15       下载免费PDF全文
采用单相中温升流式厌氧污泥床(UASB)反应器厌氧生物工艺处理含有有毒难降解有机物的林可霉素生产废水.当进水COD 8000~14000 mg/L,HRT约10h时,COD容积负荷可达20~35kg/(m3·d),COD去除率为50%~55%.适时调整并维持较高的表面水力负荷[0.2~0.4 m3/(m2·h)]、较高的进水有机基质浓度(COD为2000~3000mg/L)和污泥COD负荷[0.2~0.5 kg/(kg·d)],并适当延长启动驯化时间可培养出沉降性好、污泥活性较高的颗粒污泥.废水厌氧生物降解动力学符合Monod方程,动力学常数Vmax=1.3 d-1,Ks=8133mg/L.废水中不可生物降解物质占总COD的比例约为30%,这是废水COD去除率偏低的重要因素.  相似文献   

10.
梁鹏  王慧勇  黄霞  曹效鑫  莫颖慧 《环境科学》2009,30(7):2148-2152
通过筛选获得1株Shewanella baltica,分别改变阳极基质种类、浓度、pH和温度,考察不同条件下接种该菌后MFC产电特性.乳酸钠作为基质时接种该菌的MFC产电功率密度最大,MFC产电功率密度和基质浓度满足Monod模型.阳极溶液pH和温度对接种该菌的MFC产电功率密度影响最大.阳极溶液pH为8时接种该菌的MFC产电功率密度最大可达1 236 mW/m2,最大功率密度上升主要是阳极内阻和阳极电势影响所致.接种该菌的MFC最大产电功率密度在50℃达到1 197 mW/m2,最大功率密度随温度变化的主要原因是温度对阳极内阻的影响,20~50℃时MFC电流密度与温度满足Arrhenius方程.  相似文献   

11.
双室微生物燃料电池利用乙酸钠和淀粉产电研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
研究了厌氧活性污泥接种的双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)分别供给以乙酸钠和淀粉为底物的人工配水的产电情况和有机物去除效果.结果表明,MFCs中能量的输出与底物的种类有关,使用乙酸钠和淀粉达到的最大输出电压分别为0.43和0.39 V,最大功率密度分别为36.03和6.32 mW/m2,简单底物的输出电压和功率密度高于复杂底物.MFCs在产电同时还可有效去除水中的有机物,288 h时以乙酸钠和淀粉为底物的MFCs中TOC的去除率分别为91.15%和83.20%,NH3-N的去除率分别为90.31%和86.20%.扫描电镜发现,2种底物下MFCs阳极表面的微生物形态差异显著,以乙酸钠为底物的MFCs阳极表面生物相主要为杆菌和弧菌;以淀粉为底物的阳极表面主要是球菌,表明不同底物条件下MFCs中所形成的微生物优势种群也不同.  相似文献   

12.
王琳  李雪  王丽 《环境科学研究》2017,30(7):1098-1104
为研究生物阴极在MFC(微生物燃料电池)中的应用,分别以粒径为2~4 mm的颗粒活性炭和粒径为2~4、4~8、8~12 mm的颗粒石墨为阴极基质材料,构建升流复合生物阴极型单室MFC,研究阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性能和净水效能的影响.结果表明:当阳极基质材料为2~4 mm粒径的颗粒活性炭时,燃料电池中利用玻璃纤维取代离子交换膜,阴极基质材料为选用4~8 mm粒径颗粒石墨的反应柱产电量最大,为534 mV(外电阻为1 000 Ω),最大功率密度达到631.6 mW/m3,库伦效率为3.82%;阴极的pH越低越有利于阴极的产电反应;不同阴极基质材料的MFC对CODCr去除率均在80%左右,TN、NH4+-N及TP的去除率最高可分别达到79%、93%和34%.研究显示,阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性影响较大,但对其净水效能的影响不大.   相似文献   

13.
为探究电辅助膜生物反应器(electrical membrane bioreactor,EMBR)处理难降解有机废水的效果、产电性能及抗膜污染性能,以金属有机骨架化合物(metal-organic frameworks,MOFs)为前驱体,通过碳化制备具有高催化氧还原(oxygen reduction reaction,ORR)活性的负载Co纳米颗粒的氮掺杂碳催化剂(Co-NPs),以碳纤维布作为基体组装Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜,并构建催化膜耦合EMBR体系处理实际焦化废水.考察碳化温度、Co/N协同作用、N掺杂含量及形态对ORR活性的影响,探究了催化膜在EMBR体系中处理实际焦化废水的污染物去除效率、抗污染特性和产能效果.结果表明:①Co-NPs的ORR反应为4电子转移还原途径,还原产物为水.②Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜在微电场下保持稳定的高膜通量.催化膜污染在运行初期符合膜孔堵塞模型,后期表现为滤饼层污染模型控制,膜污染以滤饼层污染为主.微电场可以降低滤饼层比阻,能有效解决膜污染问题.③EMBR体系处理实际焦化废水,COD、TN、NH4+-N和挥发酚的去除率分别为97.2%、43.8%、82.9%和99.8%.④系统最大产电功率密度为823.8 mW/m3,库仑效率为8.3%.研究显示,以MOFs为前驱体制备的Co-NPs纳米催化剂,以碳纤维布作为基体制备Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜,耦合EMBR体系在焦化废水处理过程中表现出了高效的污染物降解效率、能源转化效率,并且微电场环境可达到抗膜污染效果.   相似文献   

14.
单室型微生物燃料电池处理黄姜废水的性能研究   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
王超  薛安  赵华章  张宝刚  倪晋仁 《环境科学》2009,30(10):3093-3098
以黄姜废水为底物,采用单室型微生物燃料电池,验证了MFC处理黄姜废水的可行性,研究了进水COD和SO42-浓度对产电性能的影响.控制电导率和COD等条件一致,黄姜废水最大功率密度为葡萄糖配水的80.3%.低COD浓度条件下MFC产电稳定,功率密度随COD浓度上升而提高,最高为322 mW/m2;当COD提高至2766 mg/L以上时,MFC稳定产电的时长缩短且更新基质后无法恢复最佳产电水平,表明过高的COD负荷会抑制产电微生物活性.COD最终去除率在68.2%~84.8%之间,且随着初始浓度的提高去除率有所下降.进水SO42-浓度的提高使MFC输出功率密度增大,但当SO42-浓度>7 716 mg/L(电导率>8.19 mS/cm)时,继续提高SO42-浓度无法使功率密度增大.与沉淀SO42-后的废水比较,含硫原水的最大功率密度平均下降14.5%,其库仑效率也随SO42-浓度提高明显下降,表明存在SO42-作为电子受体被还原,降低了MFC的效率.  相似文献   

15.
TiO2纳米孔阵列光催化废水燃料电池的性能研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
以模拟有机废水和实际有机废水为研究对象,以TiO2纳米孔阵列电极作光阳极,金属铂黑做阴极,设计了一种光催化废水燃料电池(PFC),用于有机废水处理和废水有机物化学能的综合利用.论文考查了不同实验条件下组成的电池体系的性能,表明基于TiO2纳米孔阵列光阳极的光催化废水燃料电池既能处理废水又能够表现出良好的电池性能,如以0.05mol/L乙酸为底物的光催化废水燃料电池,其开路电压1.16V,短路电流1.28mA/cm2,最大输出功率密度0.28mW/cm2.  相似文献   

16.
文章采用RuO2-Ti板作为阳极,不锈钢板为阴极,研究了pH值、电解质种类及浓度、电压、电解时间与通电方式对酸性蒽醌绿2Ж模拟染料废水电催化氧化效果,结果表明处理酸性蒽醌绿2Ж模拟染料废水的最佳电催化氧化条件为槽电压10V、初始pH值为4、NaCl浓度为2.0g/L;在此条件下连续电解50min,COD去除率和脱色率分别为61.46%和83.14%。文章首次提出脉冲电催化氧化方式,研究表明脉冲电催化氧化可以明显提高能量效率和电流效率,降低处理成本。  相似文献   

17.
剩余污泥为底物的微生物燃料电池处理含铜废水   总被引:6,自引:3,他引:3       下载免费PDF全文
以剩余污泥作为阳极底物,CuSO4溶液为阴极溶液构建了双室有膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),研究了MFC的启动,污泥的降解,Cu2+的去除和阴极还原产物的性质.结果表明,Cu2+可作MFC的阴极电子受体,在外电路电阻为1 000 Ω,Cu2+浓度为6 400 mg/L的条件下获得的稳...  相似文献   

18.
利用单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)反应器,以玉米秸秆为底物,以本实验室筛选和保存的纤维素降解菌Chaetomium sp.和Bacillus sp.,以及纤维素降解混合菌PCS-S和H-C为秸秆降解的生物催化剂,探讨了以汽爆秸秆固体为底物进行微生物产电的可行性.结果表明,在MFC系统内,纤维素降解纯菌和混合菌均能使纤维素降解,但产生的电压很低(<90mV,1000Ω),升高温度(30~38.5℃)对电压输出无明显影响.单独以生活污水作为菌源不能直接降解秸秆产电.只有将H-C和生活污水(产电菌源)混合作为接种体,MFC才能获得较高的电压输出.此时得到的以汽爆秸秆固体作为底物时的最大功率密度为406mW·m-2,仅比葡萄糖作为底物时所得到的最大功率密度510 mW·m-2低20%.  相似文献   

19.
微生物燃料电池利用甘薯燃料乙醇废水产电的研究   总被引:3,自引:2,他引:1  
蔡小波  杨毅  孙彦平  张良  肖瑶  赵海 《环境科学》2010,31(10):2512-2517
利用空气阴极微生物燃料电池(MFC)处理甘薯燃料乙醇废水,以COD为5000mg/L的废水做底物,获得的最大电功率密度为334.1mW/m2,库仑效率(CE)为10.1%,COD去除率为92.2%.实验进一步考察了磷酸缓冲液(PBS)浓度和废水浓度对MFC产电性能的影响.PBS含量从50mmol/L增加到200mmol/L,MFC输出的最大电功率密度提高了33.4%,CE增加26.0%,但PBS对废水的COD去除率影响不大.含50mmol/LPBS的废水COD从625mg/L增加到10000mg/L,COD去除率和MFC输出的最大电功率密度在废水浓度为5000mg/L处均获得最大值,但CE值有降低的趋势,从28.9%变化至10.3%.这些结果表明,MFC可以在处理甘薯燃料乙醇废水的同时获得电能;增大PBS浓度能提高MFC的产电性能;MFC输出的最大电功率密度随废水COD增加而增大,但废水浓度过高会引起酸化使MFC产电性能下降.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号