本文選題：微生物燃料電池 + 陽(yáng)極　； 參考：《環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》2017年11期

【摘要】：陽(yáng)極性能是影響微生物燃料電池(Microbial Fuel Cells,MFCs)性能的關(guān)鍵因素之一,同時(shí)陽(yáng)極的接種掛膜過(guò)程是影響微生物燃料電池啟動(dòng)效率的關(guān)鍵因素.因此,本課題組提出了預(yù)培養(yǎng)陽(yáng)極作為微生物燃料電池的一種新型陽(yáng)極的概念,在三電極體系下,通過(guò)外加恒定電流預(yù)培養(yǎng)陽(yáng)極,在不同條件下對(duì)陽(yáng)極表面進(jìn)行電化學(xué)選擇和生物膜馴化以豐富生物膜結(jié)構(gòu)和厚度.結(jié)果表明,陽(yáng)極的性能與預(yù)培養(yǎng)電流大小密切相關(guān),預(yù)培養(yǎng)陽(yáng)極CF-4i(外加4 A·m-2電流密度)通過(guò)循環(huán)伏安法、塔菲爾曲線、電化學(xué)阻抗譜測(cè)試,性能好于其他測(cè)試組及對(duì)照組,裝配陽(yáng)極CF-4i的微生物燃料電池能實(shí)現(xiàn)最大功率密度968.20 m W·m-2,是對(duì)照組的2.53倍.同時(shí),通過(guò)共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),生物膜大體分兩層,外層的活細(xì)胞及內(nèi)層的死細(xì)胞,外層活細(xì)胞長(zhǎng)在內(nèi)層死細(xì)胞之上.這種結(jié)構(gòu)分布表明,陽(yáng)極生物膜中的活細(xì)胞部分絕大多數(shù)都分布于生物膜的外側(cè),而不是均布于整個(gè)陽(yáng)極生物膜中;同時(shí)這也表明不是整個(gè)陽(yáng)極生物膜都具有新陳代謝活性,但死亡的細(xì)胞可以繼續(xù)積累在電極表面附近,活的外層膜負(fù)責(zé)電流的產(chǎn)生,而內(nèi)層的死細(xì)胞作為一種導(dǎo)電基質(zhì).
[Abstract]:Anode performance is one of the key factors affecting microbial fuel cell (microbial fuel cell) performance, and the process of anode inoculation and film hanging is the key factor to affect the start-up efficiency of microbial fuel cell. Therefore, the concept of pre-culture anode as a new anode for microbial fuel cell is proposed. The anode is precultured in three-electrode system by adding constant current. Electrochemical selection and biofilm acclimation were carried out under different conditions to enrich the structure and thickness of the biofilm. The results showed that the performance of the anode was closely related to the size of the pre-cultured current. The performance of the pre-cultured anode CF-4i (with the addition of 4A m-2 current density) was better than that of the other test groups and the control group by cyclic voltammetry, Tafel curve and electrochemical impedance spectroscopy. The maximum power density of microbial fuel cell assembled with anode CF-4i was 968.20 m W m -2, which was 2.53 times of that of control group. At the same time, the biofilm was observed by confocal microscope. The living cells in the outer layer and the dead cells in the inner layer were found in the outer layer, and the living cells in the outer layer grew on the dead cells in the inner layer. This structural distribution indicates that most of the living cells in the anodic biofilm are located on the outside of the biofilm, rather than in the whole anodic biofilm, which also indicates that not the whole anodic biofilm has metabolic activity. But the dead cells can continue to accumulate near the electrode surface, the living outer membrane is responsible for the generation of electric current, while the inner dead cells act as a conductive matrix.
【作者單位】： 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院;工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.31272482) 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(No.NCET-11-0166) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(No.2014ZG015)~~
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2049143