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1、1.研究目的微生物燃料电池是一种运用微生物作为催化剂，将燃料中的化学能直接转化为电能的生物反映器。本文通过一定室型MFC反映器，选择最优的电极材料，并对电极间距，电极面积进行参数调节，进一步对反映器构型，循环流速，膜构造和反映条件进行优化，提高微生物燃料电池的输出功率。 2.研究意义微生物燃料电池（Microbial fuel cell, MFC）是基于老式的燃料电池（Fuel cell, FC）与微生物相结合发展起来的由阴阳两极及外电路构成的装置。在MFC系统内，微生物通过新陈代谢氧化有机物后将电子胞外传递给阳极，电子再通过外电路达到阴极从而产生电能。从MFC的构成来看，阳极作为产电微生物附
2、着的载体，不仅影响产电微生物的附着量，并且影响电子从微生物向阳极的传递，对提高MFC产电性能有至关重要的影响。因此，从提高MFC的产电能力出发，选择具有潜力的阳极材料开展研究，解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响，对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义。在MFC中，高性能的阳极要易于产电微生物附着生长，易于电子从微生物体内向阳极传递，同步规定阳极内部电阻小、导电性强、电势稳定、生物相容性和化学稳定性好。目前有多种材料可以作为阳极，但是多种材料之间的差别，性对电池性能的影响并没有得到进一步的研究。以及多种阳极特阳极厚度对填料型微生物燃料电池产电性能的影响（清华，钟登杰，小论文）作为一种
3、新型的清洁能源生产技术,MFC在产电的同步还能解决废水、清除硫化氢、产氢和修复地下水。与老式的废水解决工艺相比,MFC产泥量少、不产生甲烷,从而节省污泥和气体解决费用。但MFC的产电功率密度低,与氢氧燃料电池相比,差34个数量级。为了提高MFC的产电功率和解决废水的效率,目前的研究重要集中在产电微生物筛选和MFC构造优化两个方面。对于优化MFC构造,可以通过优化阳极、阴极和质子膜材料,提出新型的MFC构造和运营方式等来实现。微生物燃料电池解决有机废水过程中的产电特性研究（哈工，尤世界，博士论文）MFC是一种新生事物，该项技术具有废水解决和电能回收的双重功能，它的浮现是对老式有机废水解决技术和观
4、念的重大革新，目前正在引起世界范畴内的广泛关注，日渐成为环境科学与工程和电化学领域一种新的研究热点。特别是在能源供需矛盾日益突出，环境污染日益严重的今天，MFC更显示出其他技术无法比拟的优越性。MFC技术一旦实现产业化，将会使废水解决技术发生一次新的革命，产生不可估计的社会、环境和经济效益。但是由于受到技术和经济方面等众多因素的限制，MFC离实际工程应用的距离还很遥远，有关研究刚刚起步，目前正处在可行性摸索和基本研究阶段。本课题正是在这一背景下提出的。由于功率密度低，材料造价昂贵，反映器型式的不拟定，有关MFC的研究目前重要停留在实验室的规模和水平上，很难实现商业化应用。因此，为了进一步提高M
5、FC的产电功率密度，减少系统的基本和运营费用，研发适合废水解决工艺特点的MFC构造型式，为进一步的研究提供切实可行的根据与支撑，增进该项技术早日应用于有机废水解决的工程实践，需要在既有研究水平的基本上充足把握MFC研究中多学科交叉的特点，开展MFC的电化学特性和有机物降解特性的基本研究；弄清阳极特性对MFC性能的影响及阴极电子受体在MFC功率密度提高中起到的重要作用；在兼顾发电和同步废水解决的双重目的基本上，开发和设计更加合用于有机废水解决的MFC反映器构型式，为MFC反映器设计与运营的优化提供切实可行的理论根据，具有重要的科学意义和参照价值。微生物燃料电池阳极修饰的研究进展（山东轻工业学院食
6、品与生物工程学院，宋娟，小论文）微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是运用微生物作为反映主体,将燃料(有机物质)的化学能直接转化为电能的一种装置,能在解决废水的同步产生电能,且不排放污染物,作为一类抱负的新型清洁能源已成为科学家的研究热点。微生物燃料电池阳极特性对产电性能的影响（清华，黄霞，小论文）微生物燃料电池(Microbial Fuel Cel,l简称MFC)技术是近年迅速发展起来的一种融合了污水解决和生物产电的新技术,它可以在解决污水的同步收获电能,因此受到广泛的关注。目前微生物燃料电池的产电能力还很低,离实际应用尚有较大的距离,因此,如何提高MFC的产电性
7、能是该领域的研究热点。微生物燃料电池阳极产电微生物和阴极受体特性及研究进展（中国科学院，付洁，小论文）为理解决不可再生能源(如煤，石油等)日益短缺导致的能源危机和减小温室气体大量排放给环境带来的巨大污染，寻找绿色环保型替代能源已成为各国研究者关注的热点。微生物燃料电池以其独特的优势在近些年引起了学者的广泛关注。微生物燃料电池(MierobialFueleell，MFe)是一种通过微生物的代谢作用将蕴藏在有机物中的化学能转化成电能的装置。与其她燃料电池相比，它具有如下长处:燃料来源广泛，生活污水、发酵废糟等都可以作为燃料;反映条件温和，一般可在室温下进行川;清洁、环保，不会引起环境污染。填料型微
8、生物燃料电池产电特性的研究（清华，梁鹏，小论文）微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)在净化污水的同步收获电能,有也许减少污水解决的成本,因而近年来受到了广泛关注.然而,目前MFC输出功率很低,以空气阴极MFC为例,国外文献中报道的最大输出功率密度为1 500 mW/m2,远低于氢氧燃料电池的功率密度,因而当务之急是提高MFC的产电能力。碳纳米管阳极微生物燃料电池产电特性的研究（同上）由于微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)可以在净化污水的同步,将有机物中的化学能转化为电能,为节能低耗型污水解决新工艺的研究提供了一种新的思路,因此近年受
9、到广泛关注.但既有的MFC产电能力较低,这使MFC的实际应用受到限制.因此,提高MFC的产电能力是目前研究的重要目的之一.从MFC的构成来看,阳极作为产电微生物附着的载体,不仅影响产电微生物的附着量,同步还影响电子从微生物向阳极的传递,对提高MFC产电性能有至关重要的影响.因此,从提高MFC的产电能力出发,选择具有潜力的阳极材料开展研究,解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响,对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义.基于升流式厌氧污泥床反映器的微生物燃料电池的研究（苏州大学，王万全，小论文）微生物燃料电池(MFCs)是运用微生物的催化作用直接将燃料的化学能转换为电能的装置。生活污水和工
10、业废水中具有大量的有机物可作为其燃料而获得电能,同步有机物得到降解。因此,MFCs的研究与开发已成为目前污染治理、开发新型能源的研究热点。微生物燃料电池及其应用研究进展（中国石油大学，詹亚力，小论文）三个运用方向运用MFC输出电能的特点进行新型能源的开发,运用MFC电流与水中有机物之间的定量关系进行新型污水水质检测措施的研究,运用MFC的特殊环境对特殊性能的微生物进行驯化。开发前景替代能源；传感器；污水解决新工艺；运用微生物燃料电池的特殊环境进行未培养菌的富集；替代能源生物质制氢被觉得是将来氢燃料电池的原料来源,而MFC与生物质制氢的共同特点是均以生物质作为原料,但在生物质制氢过程中,葡萄糖等
11、生物质中尚有相称部分的氢未被运用,并且氢气还只是从生物质获取能源的中间产品,而MFC则可以直接将葡萄糖中的氢所有消耗并转化成H2O,生物质转化成能源的效率较高。正是由于MFC可以直接将生物质转化成电能,因此Wilkinson展望了用食物直接饲养机器人的也许性。传感器开发BOD5被广泛用于评价污水中可生化降解的有机物含量,但由于老式的BOD测定措施需要5天的时间,因此,浮现了大量有关BOD传感器的研究,其中以MFC工作原理为基本的BOD传感器的研究也是研究人员关注的焦点。运用MFC工作原理开发新型BOD传感器的核心在于:电池产生的电流或电荷与污染物的浓度之间呈良好的线性关系;电池电流对污水浓度的
12、响应速度较快;有较好的反复性。考虑到实际污水中存在硝酸盐和硫酸盐等具有高氧化还原电势的电子受体,它们会减少MFC的电流响应信号,Chang等尝试在阳极池中加入叠氮化物和氰化物等呼吸克制剂,达到了消除硝酸盐和硫酸盐影响的效果,成果显示,通过加入呼吸克制剂,使MFC型BOD传感器可用于精确测量含氧和含硝酸盐的贫营养地表水中的BOD含量。此外,MFC作为贫营养水体(如地表水、污水解决厂排出液等)的传感器电池的重要障碍在于O2通过阴极和质子互换膜的扩散速率大,在阴极的还原速率低,因此导致电池输出电流的输出信号很小。Kang等有针对性地对MFC的阴极进行了改善,明显提高了MFC电流输出的反复性和信噪比。
13、污水解决目前,以有机污水为燃料、回收运用污水中有机质的化学能始终是MFC研究中的重要目的,但在研究中,对于MFC解决后污水水质的监测成果使研究人员对以MFC工作原理为基本,开发新的污水解决工艺产生了浓厚爱好。微生物燃料电池构造研究进展（广东工业大学环境科学与工程学院，李登兰，小论文）资源短缺、能源危机使得生物产能的研究日益受到注重.生物产电、微生物燃料电池(Microbial fuel cel,l MFC)近20近年的研究吸引了多学科的参与,为学科间的交叉发展提供了广阔的空间.由于MFC是把微生物呼吸产能直接转换为电能,与既有的其他运用有机物产能的技术如产氢、产乙醇、产甲醇等相比, MFC具有
14、操作上和功能上的优势.一方面它将底物直接转化为电能,保证了很高的能量转化效率,避免了昂贵的预解决催化过程.另一方面,不同于既有的所有生物能解决, MFC在常温甚至是低温的环境条件下都可以有效运作.第三, MFC不需要进行废气解决,由于它所产生废气的重要组分是CO2.第四,在缺少电力基本设施的偏远地区,特别是发展中国家, MFC具有更广泛应用的潜力,同步也扩大了满足人们对能源需求的燃料的多样性.近年来的有关研究已由专门运用糖类原料转向为运用废水中的有机物来产电,不仅可以解决废水,还能在解决过程中提供一种清洁能源,从而可觉得补偿污水解决厂昂贵运营费用提供一种新途径,使污水深度解决在发展中国家和工业
15、化国家都可以运营.虽然MFC产生的功率密度比其他类型的燃料电池要低,但它在废水解决中的应用将是最有前景的发展方向.Lovley等人和Logan等人在改善电池构造、增长其产电量等方面作了大量工作.微生物燃料电池电极材料的研究进展（华南师范大学化学与环境学院，曾丽珍，小论文）微生物燃料电池的研究正处在实验室研究或小批量实验水平，在实际应用中电池输出功率比较低(一般不不小于10 W/m2阳极面积)，这重要是由于在细菌细胞和外电极之间电子转移很困难。因此，高性能电极材料是最重要的。特别是阳极材料及其构造，可以直接影响细菌附着，电子转移和底物氧化。微生物燃料电池的研究现状及应用前景（中国石油大学，詹亚力
16、，小论文）MFC的应用前景随着社会与经济的不断发展,能源消费将逐年增长。据分析,到,全世界的能源消耗量将比目前增长一倍,能源的大量消耗同步也带来了地球变暖、酸雨增长等矛盾。为了人类能源的稳定持久供应,为了保护生态环境,近一段时间以来,新能源的研制开发受到普遍的注重。作为一种新能源，燃料电池发电技术正引起各国科学家注目并被积极地着手研制。到目前为止,燃料电池在研制和开发应用方面均获得了长足的进展。作为一种清洁、高效并且性能稳定的电源技术，燃料电池已经在航空航天领域得到了成功的应用，目前世界各国都在加速其在民用领域的商业开发。使用微生物电池解决污水一方面可觉得微生物燃料电池提供一种新的研究方向，另一方面，为解决污水，将无用资源转变为可生产能量的有用资源提供了新的发展方向。并且微生物燃料电池将污水中可降解有机物的化学能转化为电能，实现了污水解决的可持续发展。在采用污水作为原料的M F C中，通过阳极
