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Company Logo LOGO 指导老师：刘涛报告人： 刘璐专业：化学工程与工艺答辩时间：2013年5月30日 微生物燃料电池研究进展 Company Logo 主 要 内 容 微生物燃料电池(MFC)简介 MFC原理、结构、特点、性能影响因素 MFC在污水处理、发电、生物修复等领域的应用 应用前景和展望 Company Logo 微生物燃料电池简介 微生物燃料电磁(Microbial fuel cell，MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。 是一种高效率且洁净的新型发电装置，在污水治理和发电等方面的应用的研究已经取得了很大的进展。 Company Logo MFC 简 介 微生物燃料电池 发展简史 分类 工作系统 工作原理 电极材料 运行条件 产电菌种 根据电子传递方式进行分类，微生物燃料电池可分为直接的微生物燃料电池和间接的微生物燃料电池。 根据阴极池结构的不同又可以分为两室微生物燃料电池和单室微生物燃料电池。 根据电池中是否需要添加电子传递介体两室MFC又可分为有介体和无介体微生物燃料电池。 Company Logo MFC发 展 简 史 ●1911，英国植物学家potter提出了微生物燃料电池的概念； ●1931年剑桥大学cohen教授构建了微生物电池堆，产生了超过35V的电压； ●1964年B e r k和Canfield将R.rubrum与蓝藻相结合，搭建出了第一个真正意义上的微生物燃料电池； ●1965年Vanhees利用甲烷作为电子供体，空气作为电子受体搭建了一个以Pseudomonas methanica作为生物催化剂的燃料电池； ●1999年，Kim第一个论证了不添加化学中介体的MFCs也能产电； ● 2002，bond发现特殊微生物地杆菌。 Company Logo MFC工作原理 Company Logo MFC组成 组成成分 原料 标注 阳 极 石墨、碳纸、碳布、铂、铂黑、网状玻碳 必 需 阴 极 石墨、碳纸、碳布、铂、铂黑、网状玻碳 必 需 阳极室 玻璃、聚碳酸脂、有机玻璃 必 需 阴极室 玻璃、聚碳酸脂、有机玻璃 非必需 质子交换膜 质子交换膜、盐桥、玻璃珠、玻璃纤维和碳纸 必 需 电极催化剂 铂、铂黑、聚苯胺、固定在阳极上的电子介体 非必需 Company Logo MFC 特 点 原料来源广泛：生活污水、发酵废糟等都可以作为燃料； 反应条件温和：一般可在室温下进行； 结构比较简单。 产电功率低，电流密度小，内阻大。 Company Logo MFC 性能影响因素 ◇电极材料 ◇离子浓度 ◇电子介体和电子受体 ◇电解液的内阻 ◇氧在阴极被还原的效率 Company Logo MFC 的 应 用 目前微生物燃料电池作为一种新型的能源回收技术得到人们的广泛关注，在废水处理、发电、生物修复、生物传感器等方面的应用取得了一定的进展，尤其在废水处理和发电方面的应用成为当前的研究热点，也是目前最有前景的应用方向。 Company Logo Company Logo 废水处理 用于脱氮 用于脱硫 用于偶氮类染料降解 用于垃圾渗滤液处理 用于金属还原与氧化 用于纤维类固体生物 发电实例 海底自动发电机 单一反应槽微生物燃料电池 持续进料的上流型微生物燃料电池（UMFC） Company Logo 为处理污水而设计的新型MFC Company Logo 针对深海环境设计的一种发电装置 Company Logo MFC 发电制约因素 动力学因素：活化电势较高，致使在阳极或者阴极上的表面反应速率较低，难以获得较高的输出功率。 内阻：内电阻的微降会显著地提高输出功率 传递问题：反应物到微生物活性位间的传质阻力和阴极区电子最终受体的扩散速率是电子传递过程中的主要制约因素 Company Logo Company Logo 前 景 展 望 总之，MFC在发电、微生物传感器和污水处理、生物修复等方面有良好的前景。但是，在改善电化学性能、提高电池的输出功率密度和降低成本方面还需要继续深度探索。 不过我们有理由相信微生物燃料电池技术的发展势必对未来经济、社会和环境的可持续发展带来重大而积极的影响。随着研究的不断深入，MFC工业化为期不远！！ Company Logo 致谢 本论文是在我的指导老师刘涛的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向刘涛老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 我还要感谢物化组的各位老师和毕业论文小组的同学们，正是由于你们