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第 7 卷第 3 期 过 程 工 程 学 报 Vol.7 No.3 2007 年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2007 Rhodoferax ferrireducens 微生物燃料电池中钒化合物的催化性能 1,2 1 3 3 1 1 李少华 ， 杜竹玮 ， 祝学远 ， 刘 巍 ， 傅德贤 ， 李浩然 (1. 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京 100080 ；2. 中国科学院研究生院，北京 100049 ； 3. 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083) 摘 要：以Rhodoferax ferrireducens 菌为产电微生物，构建了可进行二次循环充电的微生物燃料电池，进行了 NaVO3 阳极催化和钒络合物K [VO(O ) (OOC-COO)] (KVC) 阴极催化的研究. 结果表明，NaVO 浓度为 4 mmol/L 、外电阻 510 3 2 2 3 Ω时，钒化合物阳极催化最大输出电流可达 0.581 mA，与无任何催化剂存在的情况相比，输出电流提高 0.272 mA ； KVC 阴极催化同样能够提高电池的性能，最佳钒络合物催化浓度为25 mmol/L 时，最大输出电流可达 0.949 mA ；阴 阳极室中同时加入催化剂后，电池输出电流进一步提高，最大输出电流可达 1.06 mA. 关键词：葡萄糖；Rhodoferax ferrireducens ；钒催化；微生物燃料电池 中图分类号：Q819 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2007)03−0589−05 1 前 言 功率下，首次把钒化合物引入微生物电池，考察其催化 微生物燃料电池是借助微生物催化作用将有机物 性能，利用 NaVO3 促进葡萄糖代谢作用和钒络合物催 [1,2] 化提高了微生物燃料电池效率. (如有机酸、糖类) 的化学能直接转化为电能的装置 . 它不仅具有电池效率高、无污染等特点，还有一些独特 2 实 验 的优点[3,4] ：(1) 燃料来源广泛. 自然界大量存在的葡萄 糖、淀粉等可再生有机物都可作为燃料；(2) 反应条件 2.1 材料与仪器 温和，可在常温、常压、中性 pH 值条件下反应，易于 菌种：所用菌种 Rhodoferax ferrireducens 购自德国 操作、控制和维护；(3) 生物相容性好，可为植入人体 菌种保藏中心(DSMZ 15236)，将菌种在厌氧培养箱中纯 的人造器官或生物传感器提供能源. 然而，微生物对底 培养，接入电池前在富马酸钠中培养 3 代，去除固体培 物的氧化速度慢、电子传递速率小、电池内阻大、氧气 养基对电池的影响. 的供给和阴极过高的活化过电位[5]等因素使微生物燃料 富马酸钠培养. 培养基成分(g/