微生物燃料電池(Microbial fuel cells, MFC)是一種可以通過微生物胞外電子傳遞將水環(huán)境可氧化物質(zhì)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種生物電化學(xué)技術(shù),在廢水處理、水環(huán)境修復(fù)、環(huán)境監(jiān)測和脫鹽等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景.在過去的20年間,MFC經(jīng)歷了快速的發(fā)展,正面臨實際應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn).輸出功率低是限制MFC實際環(huán)境應(yīng)用的主要因素之一.MFC的串并聯(lián)(即MFC堆棧)是進一步提高MFC功率輸出的有效途徑,大多已報道的MFC實際應(yīng)用案例都采用了串并聯(lián)的方式.本文介紹了MFC串并聯(lián)最近的研究進展、存在問題及解決方法,并對MFC的應(yīng)用和今后的主要發(fā)展方向進行了總結(jié)和展望,為構(gòu)建更高效實用的MFC串并聯(lián)體系,推動微生物電化學(xué)技術(shù)更好地服務(wù)于實際社會需求提供重要參考.

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖1不同MFC堆棧方式示意圖

相對于傳統(tǒng)的MFC的容積和電極面積的擴大化,MFC堆棧擴大化則以更小更多更實用為目標(biāo),即在盡可能小的空間內(nèi)實現(xiàn)更多的數(shù)量單體的高效穩(wěn)定組合.Dekker等[15]對4個5L的MFC進行串聯(lián)研究,通過對陰極進行優(yōu)化,最大功率密度為144W·m-3.該研究使用導(dǎo)體材料將相互靠近的....

圖2電極反轉(zhuǎn)過程中MFC的陰陽極電位變化示意圖

在串聯(lián)MFC中,經(jīng)常發(fā)生某一個或多個電池的陰極電位低于陽極電位(圖2),當(dāng)陰極電位下降至低于陽極電位(或陽極電位上升至高于陰極電位)即發(fā)生了電極反轉(zhuǎn).這一現(xiàn)象在化學(xué)或生物燃料電池串聯(lián)體系中都會發(fā)生,主要原因是串聯(lián)體系中某個或多個電極性能較差,當(dāng)串聯(lián)電流密度達到一定值,該電極過電位....

圖3離子交互損失示意圖

目前報道的大多MFC堆棧僅對MFC單體的電極進行電路連接,單體之間的陰陽極溶液相互獨立[35-36].而實際應(yīng)用時陰陽極溶液往往需要在不同單體間連續(xù)流通,如在廢水處理過程中,進水從一端MFC進入,然后依次流經(jīng)第2、3個MFC,進行連續(xù)處理.對于多SMFC的串并聯(lián)體系而言,其陽/陰....

本文編號：3986273