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微生物燃料电池生物阴极 被引量:19
1
作者 陈立香 肖勇 赵峰 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第1期157-162,共6页
微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)利用微生物处理废水的同时产电,是一种清洁可再生能源技术。近年来新兴起的生物阴极是指阴极室中的功能微生物附着在电极表面形成生物膜,电子由电极传递给微生物并发生相应的生物电化学反应;... 微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)利用微生物处理废水的同时产电,是一种清洁可再生能源技术。近年来新兴起的生物阴极是指阴极室中的功能微生物附着在电极表面形成生物膜,电子由电极传递给微生物并发生相应的生物电化学反应;是微生物燃料电池研究的一个重要方向。本文根据厌氧、好氧操作体系的不同将生物阴极进行分类;归纳总结了微生物组成、电极和分隔材料的研究进展,探讨了生物阴极在去除污染物和生成高附加值产品中的实际应用,并提出了其将来发展的可能方向。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 生物膜 电极材料 分隔膜
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生物阴极微生物燃料电池 被引量:11
2
作者 毛艳萍 蔡兰坤 +3 位作者 张乐华 侯海萍 黄光团 刘勇弟 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1672-1677,共6页
传统微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)主要由生物阳极与非生物阴极组成,属于半生物燃料电池,存在化学药剂再生困难、需要铂等贵金属催化及成本高等缺陷。生物阴极则利用微生物参与阴极反应克服了这些缺陷。微生物参与MFCs阴... 传统微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)主要由生物阳极与非生物阴极组成,属于半生物燃料电池,存在化学药剂再生困难、需要铂等贵金属催化及成本高等缺陷。生物阴极则利用微生物参与阴极反应克服了这些缺陷。微生物参与MFCs阴极反应,最初在海底沉积物MFCs中被发现。为了提高空气-生物阴极的产电效率,人们进行了以铁、锰等过渡金属氧化物修饰电极材料的研究。在厌/缺氧环境中,生物阴极可将硝酸盐和硫酸盐等作为最终电子受体。对生物阴极研究的深入为MFCs工业化应用开辟了道路,此外,本文在文献综述的基础上提出了铁锰联合修饰生物阴极材料的可能性。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 金属氧化物修饰电极 铁锰联合修饰
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微生物燃料电池阴极电子受体研究进展 被引量:4
3
作者 卜文辰 蔡昌凤 《应用化工》 CAS CSCD 2013年第6期1124-1127,共4页
微生物燃料电池是一个阳极产生电子,阴极接受电子的电化学系统。阐述了微生物燃料电池各种电子受体在阴极的反应机理和研究现状,分析了目前微生物燃料电池研究存在的不足,并提出了未来的研究和发展方向。
关键词 微生物燃料电池 阴极电子受体 生物阴极
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双筒型微生物燃料电池生物阴极反硝化研究 被引量:29
4
作者 梁鹏 张玲 +2 位作者 黄霞 范明志 曹效鑫 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1932-1936,共5页
利用双筒型微生物燃料电池生物阴极实现电反硝化脱氮,考察外电阻大小、进水硝酸盐和有机物浓度对产电和反硝化的影响.当外电阻从50Ω下降到5Ω,硝酸盐去除速率由0.26 mg/(L.h)上升到0.76 mg/(L.h);在外电阻为5Ω时,亚硝氮积累浓度达55 m... 利用双筒型微生物燃料电池生物阴极实现电反硝化脱氮,考察外电阻大小、进水硝酸盐和有机物浓度对产电和反硝化的影响.当外电阻从50Ω下降到5Ω,硝酸盐去除速率由0.26 mg/(L.h)上升到0.76 mg/(L.h);在外电阻为5Ω时,亚硝氮积累浓度达55 mg/L;硝酸盐起始浓度在20~120 mg/L时硝酸盐降解满足0级反应,硝酸盐浓度对MFC产电影响不显著;亚硝氮的积累浓度随硝酸盐起始浓度增加而增加,最高可达到35 mg/L;有机物的加入能提高阴极反硝化速度,避免亚硝酸盐积累,对MFC产电影响不大. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 双筒型 生物阴极 反硝化
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反硝化微生物燃料电池的基础研究 被引量:20
5
作者 李金涛 张少辉 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期617-622,共6页
在启动双室型反硝化微生物燃料电池的基础上,研究了阴极溶解氧及外电阻对其产电性能和污染物去除效果的影响.结果表明,以乙酸钠为阳极电子供体,硝酸钠为阴极电子受体,在25℃的环境温度下,采用先间歇后连续培养的方式,42d内成功启动了反... 在启动双室型反硝化微生物燃料电池的基础上,研究了阴极溶解氧及外电阻对其产电性能和污染物去除效果的影响.结果表明,以乙酸钠为阳极电子供体,硝酸钠为阴极电子受体,在25℃的环境温度下,采用先间歇后连续培养的方式,42d内成功启动了反硝化微生物燃料电池.在阴极进水含氧的情况下,氧和硝酸盐可共同用作阴极电子受体.在较小电流密度区域内,氧是阴极的主要电子受体,相应的最大功率密度为26.0W/m3NC;电流密度增加到一定程度后,硝酸盐逐步变为阴极的主要电子受体,相应的最大功率密度为20.9W/m3NC.外阻变化对COD去除及反硝化程度影响较小,阳极COD去除负荷维持在1.2kg/(m3NC.d)左右,出水NO-2-N保持在0.05mg/L以下;但外阻减小有利于提高阴极脱氮效果,外阻为5时NO-3-N去除负荷达0.111kg/(m3NC.d). 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 反硝化 外阻
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两类微生物燃料电池治理硝酸盐废水的实验研究 被引量:15
6
作者 汪家权 夏雪兰 +3 位作者 陈少华 陈衬 陆飞 杨金萍 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期254-259,共6页
采用二氧化铅阴极单室微生物燃料电池(MFC)和双室MFC,以葡萄糖为唯一电子供体,系统研究了两类微生物燃料电池的产电性能和去除硝酸盐的情况.结果表明,双室MFC闭合后,阳极室降解葡萄糖产生的电子可通过外电路传递到阴极,在生物的作用下,N... 采用二氧化铅阴极单室微生物燃料电池(MFC)和双室MFC,以葡萄糖为唯一电子供体,系统研究了两类微生物燃料电池的产电性能和去除硝酸盐的情况.结果表明,双室MFC闭合后,阳极室降解葡萄糖产生的电子可通过外电路传递到阴极,在生物的作用下,NO3-N得到电子被还原,平均反硝化速率达3.77mg·L-.1d-1.双室MFC在外电阻为30Ω时获得的最大输出电压为28mV,最大功率密度为6.89mW.m-2,库伦效率达95%.MFC能促进生物反硝化过程的进行.单室MFC在外电阻为1000Ω的条件下,平均反硝化速率可达29.3mg·L-1.d-1.硝酸盐(52.75mg·L-1)的存在对MFC的最大电压输出没有明显影响,但对功率密度和库伦效率影响较大,使其分别降低了50%和41%.生物反硝化过程与电子的传递过程存在竞争关系. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 反硝化作用 生物阴极 竞争
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生物电化学系统还原降解氯霉素 被引量:14
7
作者 孙飞 王爱杰 +1 位作者 严群 张光生 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期161-168,共8页
为了探讨低温(12±2℃)条件下还原降解硝基芳香类抗生素氯霉素,采用序批式生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES)阴极还原的方式(外加0.5 V电压),主要研究氯霉素在BES生物阴极与非生物阴极中的不同降解速率、代谢途径和氯... 为了探讨低温(12±2℃)条件下还原降解硝基芳香类抗生素氯霉素,采用序批式生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES)阴极还原的方式(外加0.5 V电压),主要研究氯霉素在BES生物阴极与非生物阴极中的不同降解速率、代谢途径和氯霉素在电化学系统中被还原为胺类产物从而脱除细菌抗性。实验数据表明,BES反应器整体的欧姆内阻随着磷酸盐缓冲液浓度的增加而减小;当葡萄糖和污泥发酵液分别存在时,生物阴极24 h的氯霉素还原效率分别为(86.3±1.69)%和(74.1±1.44)%,而相同条件下的非生物阴极24 h氯霉素还原效率仅为(57.9±1.94)%。研究结果表明,生物电化学系统还原降解氯霉素使其失去生物抗性是可行的,并且在低温地区含氯霉素废水的处理过程中,生物阴极是极具潜力的一项处理工艺。 展开更多
关键词 生物电化学系统 生物阴极 氯霉素 欧姆内阻 低温
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生物电化学系统还原二氧化碳同时合成甲烷和乙酸 被引量:13
8
作者 蒋永 苏敏 +2 位作者 张尧 陶勇 李大平 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期833-837,共5页
采用生物电化学系统还原二氧化碳合成有机物近年来已成为环境微生物学的研究热点.本研究构建了具有电活性微生物的生物电化学系统,混合菌群通过电极直接传递或电极电子转化为氢气两种方式获得电子,同时产生甲烷和乙酸.在设定阴极电势为-... 采用生物电化学系统还原二氧化碳合成有机物近年来已成为环境微生物学的研究热点.本研究构建了具有电活性微生物的生物电化学系统,混合菌群通过电极直接传递或电极电子转化为氢气两种方式获得电子,同时产生甲烷和乙酸.在设定阴极电势为-1 100 mV时,甲烷生成速率为17.3 mL h-1L-1,乙酸生成速率为13.9 mg h-1L-1,总库伦效率可达94.0%.生物阴极群落构成包括醋酸杆菌属(Acetobacterium)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷微粒菌属(Methanocorpusculum)等功能微生物.研究表明生物电化学系统中,基于混合菌构建的生物阴极可以将二氧化碳还原为多种有机物,并且其中微生物的电子获得方式也存在多样性. 展开更多
关键词 生物电化学系统 生物阴极 二氧化碳 甲烷 乙酸
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Effect of temperature switchover on the degradation of antibiotic chloramphenicol by biocathode bioelectrochemical system 被引量:10
9
作者 Deyong Kong Bin Liang +2 位作者 Duu-Jong Lee Aijie Wang Nanqi Ren 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第8期1689-1697,共9页
Exposure to chloramphenicol(CAP),a chlorinated nitroaromatic antibiotic,can induce CAP-resistant bacteria/genes in diverse environments. A biocathode bioelectrochemical system(BES) was applied to reduce CAP under ... Exposure to chloramphenicol(CAP),a chlorinated nitroaromatic antibiotic,can induce CAP-resistant bacteria/genes in diverse environments. A biocathode bioelectrochemical system(BES) was applied to reduce CAP under switched operational temperatures.When switching from 25 to 10°C,the CAP reduction rate(kCAP) and the maximum amount of the dechlorinated reduced amine product(AMCl,with no antibacterial activity) by the biocathode communities were both markedly decreased. The acetate and ethanol yield from cathodophilic microbial glucose fermentation(with release of electrons) was also reduced. Formation of the product AMCl was enhanced by the biocathode dechloridation reaction compared with that produced from pure electrochemical or microbial dechloridation processes. The electrochemical and morphological analyses of cathode biofilms demonstrated that some cathodophilic microbes could adapt to low temperature and play a key role in CAP degradation. The resilient biocathode BES has a potential for the treatment of CAP-containing wastewater in temperature fluctuating environments. 展开更多
关键词 Chloramphenicol degradation biocathodE Dechloridation Temperature switchover
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生物阴极型微生物燃料电池脱氮研究进展 被引量:12
10
作者 谢婷玉 荆肇乾 徐佳莹 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1354-1358,共5页
在分析总结微生物燃料电池(MFC)脱氮原理的不同观点基础上,重点分析了碳氮比、溶解氧、pH值、外阻和温度等因素对MFC脱氮及产电性能的影响,介绍了MFC脱氮工艺的单室、双室及三室结构,阐述了MFC脱氮未来需解决的问题及发展方向。
关键词 微生物燃料电池 脱氮 生物阴极 同步硝化反硝化 组合工艺
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微生物燃料电池化学阴极与生物阴极处理含铬废水 被引量:9
11
作者 高雄英 吴夏芫 +2 位作者 宋天顺 周楚新 韦萍 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期3275-3280,共6页
采用双室微生物燃料电池(MFC)反应器,考察了不同初始Cr(VI)浓度下化学阴极与生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除情况。结果表明,在各Cr(VI)浓度梯度(20、28、32、36、40和44mg/L)下生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除性能均较化学阴极MFC更优,... 采用双室微生物燃料电池(MFC)反应器,考察了不同初始Cr(VI)浓度下化学阴极与生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除情况。结果表明,在各Cr(VI)浓度梯度(20、28、32、36、40和44mg/L)下生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除性能均较化学阴极MFC更优,生物阴极最大输出电压为180.1mV,是化学阴极的1.3倍。随着初始Cr(VI)浓度的递增,两者对Cr(VI)去除的差异越明显,最终在Cr(VI)浓度为44mg/L时,生物阴极MFC的Cr(VI)去除率为66.4%,较化学阴极提高了55.1%。进一步由循环伏安扫描、电镜扫描及X-射线能谱分析证实生物阴极MFC较化学阴极MFC产电及去铬性能优越的主要原因除了生物阴极电极上电化学活性微生物的催化作用外,Cr(VI)还原产生的不导电Cr(III)沉积物在其电极上附着较少也是一个关键因素,该Cr(III)沉积物中含有Cr2O3。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 化学阴极 生物阴极 CR(VI) 去除 CR2O3
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生物阴极型微生物燃料电池研究进展 被引量:8
12
作者 张玲 梁鹏 +1 位作者 黄霞 郑旭煦 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期110-114,共5页
生物阴极型微生物燃料电池利用阴极微生物作为催化剂,降低微生物燃料电池成本的同时提高运行稳定性,受到广泛关注。文章根据最终电子受体将微生物燃料电池分为好氧生物阴极型和厌氧生物阴极型两类,分别对其产电机理、产电及污水净化效... 生物阴极型微生物燃料电池利用阴极微生物作为催化剂,降低微生物燃料电池成本的同时提高运行稳定性,受到广泛关注。文章根据最终电子受体将微生物燃料电池分为好氧生物阴极型和厌氧生物阴极型两类,分别对其产电机理、产电及污水净化效果进行评述,在此基础上分析影响生物阴极型微生物燃料电池产电的各种因素,提出生物阴极型微生物燃料电池的发展方向。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 电子受体 功率密度
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基质COD浓度对单室微生物电解池产甲烷的影响 被引量:8
13
作者 滕文凯 刘广立 +2 位作者 骆海萍 张仁铎 符诗雨 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1021-1026,共6页
单室微生物电解池(microbial electrolysis cells,MEC)产甲烷过程中,底物COD浓度可同时影响阳极和阴极微生物的活性.为了探究COD浓度的影响,构建生物阴极型单室MEC,比较COD为700、1 000、1 350 mg·L-1情形下产甲烷速率和COD去除量... 单室微生物电解池(microbial electrolysis cells,MEC)产甲烷过程中,底物COD浓度可同时影响阳极和阴极微生物的活性.为了探究COD浓度的影响,构建生物阴极型单室MEC,比较COD为700、1 000、1 350 mg·L-1情形下产甲烷速率和COD去除量随外加电压的变化规律,并计算MEC的能量效益.结果表明,随着COD的增加,产甲烷速率和COD去除量均呈增大趋势.随着外加电压的升高(0.3~0.7 V),低COD条件下MEC的产甲烷速率呈增大趋势,而在中、高COD条件下,产甲烷速率随着外加电压的升高先增大后减小;COD去除量的变化规律与产甲烷速率一致.当外加电压为0.5 V时,阴极电势降至最低值(-0.694±0.001)V,有利于产甲烷菌的富集,从而获得最高的产甲烷速率和能量回收率(约42.8%).COD浓度1 000mg·L-1和外加电压0.5 V时,MEC可获得最大的能量收益0.44 k J±0.09 k J(约1 450 k J·m-3).最终结果表明,MEC可利用低浓度COD废水生产甲烷,并且可获得正的能量效益,这为废水中化学能量的回收利用提供了新的研究思路. 展开更多
关键词 微生物电解池 产甲烷 生物阴极 化学需氧量 电压
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氧化石墨烯与聚苯胺修饰阴极的微生物燃料电池电化学性能 被引量:8
14
作者 刘诗彧 王荣昌 +2 位作者 马翠香 周欣逸 杨殿海 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3866-3871,共6页
利用聚苯胺(PANI)与氧化石墨烯(GO)来修饰微生物燃料电池(MFC)阴极电极,可以加强氧阴极还原速率并且降低阴极电势损失.本文利用扫描电镜(SEM)、元素分析(XRD)、红外光谱(FTIR)、CV曲线与EIS曲线分析等手段,考察PANI与GO联合修饰MFC阴极... 利用聚苯胺(PANI)与氧化石墨烯(GO)来修饰微生物燃料电池(MFC)阴极电极,可以加强氧阴极还原速率并且降低阴极电势损失.本文利用扫描电镜(SEM)、元素分析(XRD)、红外光谱(FTIR)、CV曲线与EIS曲线分析等手段,考察PANI与GO联合修饰MFC阴极的方法及其电化学性能改善效果.结果表明在聚合修饰液中,当苯胺浓度为0.1M时,GO的最佳浓度为0.10~0.12g/L,此时修饰电极的氧还原峰电位最高,CV测试电活性面积最大,EIS的测试表明此时阴极传荷内阻达到最小.研究显示通过使用GO与PANI来共同修饰微生物燃料电池阴极可以使阴极的高电化学活性更高,可提高MFC的最大电压和最大电容.研究结果对优化,MFC的应用与运行具有借鉴意义. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 聚苯胺 氧化石墨烯
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石墨烯/聚苯胺修饰阴极对反硝化MFC性能影响 被引量:7
15
作者 赵婷 钱子牛 +2 位作者 易越 谢倍珍 刘红 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期5290-5298,共9页
反硝化生物阴极微生物燃料电池(MFC)以电极为电子供体,在自养条件下完成硝酸盐去除过程.本研究以碳布(CC)为基底材料,分别制备获得还原氧化石墨烯修饰(rGO-CC),聚苯胺修饰(PANI-CC)及二者复合修饰的CC电极(rGO/PANI-CC),并考察其作为阴... 反硝化生物阴极微生物燃料电池(MFC)以电极为电子供体,在自养条件下完成硝酸盐去除过程.本研究以碳布(CC)为基底材料,分别制备获得还原氧化石墨烯修饰(rGO-CC),聚苯胺修饰(PANI-CC)及二者复合修饰的CC电极(rGO/PANI-CC),并考察其作为阴极材料对反硝化生物阴极MFC产电脱氮性能的影响.扫描电镜结果显示,rGO-CC和PANI-CC的碳纤维分别被片层状rGO和网状PANI覆盖,而rGO/PANI-CC表面呈现PANI在附着rGO的碳纤维上团聚的形貌,均增大了碳布的比表面积.循环伏安测试显示,rGO/PANI-CC具有最高的电化学活性.以rGO-CC,PANI-CC和rGO/PANI-CC为阴极构建MFC的产电能力分别提高了82%,24%和41%,其阴极对NO3--N的去除能力增强了23%,9%和13%.16S rDNA测序结果揭示修饰后电极表面微生物的多样性下降,Stappia和Pacacoccus属微生物的丰度增加. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 反硝化 石墨烯 聚苯胺
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不同湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池的研究 被引量:7
16
作者 吴夏芫 宋天顺 +2 位作者 朱旭君 周楚新 韦萍 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第9期78-82,共5页
考察了粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹、鹅掌柴4种湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-Sediment Microbial Fuel Cell,Plant-SMFC)对电池基础特性的影响。试验结果表明:粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹均可用来构建Plant-SMFC... 考察了粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹、鹅掌柴4种湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-Sediment Microbial Fuel Cell,Plant-SMFC)对电池基础特性的影响。试验结果表明:粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹均可用来构建Plant-SMFC,并能显著提高SMFC的产电性能,其中小白掌电池组产电性能最优,Pmax为14.0 mW/m2,是空白的2.5倍。鹅掌柴在电池运行过程中烂根,不适合构建Plant-SMFC。阴阳极电极电位分析表明,各电池组输出电压的差异主要在于阳极电位的变化不同,而阴极电位变化基本一致且均在后期产生了一个大的跃迁,采用LSV验证了该跃迁的原因。最后利用HPLC分析证明了根系分泌有机酸的种类及含量与产电水平成正比,其中小白掌分泌有机酸种类及含量最多,有机酸总量达1.292 mg。 展开更多
关键词 沉积型微生物燃料电池 植物 生物阴极 根系分泌物
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生物阴极微生物燃料电池预处理酸性重金属矿井废水 被引量:7
17
作者 卜文辰 蔡昌凤 杨茜 《安徽工程大学学报》 CAS 2014年第2期1-4,共4页
采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,... 采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,废水初始pH=4,Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe初始质量浓度均为20mg/L.结果表明,MFC外接电阻100Ω时,对Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe的去除率分别达到99.45%、99.68%、99.65%、98.34%、98.99%;COD、SO2-4的最大降解速率分别为83.4和23.9mg·L-1·d-1,比开路常规生化处理分别提高了15%和181%;同时pH有效提升至中性.表明了微生物燃料电池的对于传统生物法处理酸性矿井废水有预调节作用. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 生物阴极 酸性矿井废水 重金属离子 硫酸盐还原菌
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Sediment microbial fuel cell with floating biocathode for organic removal and energy recovery 被引量:4
18
作者 Aijie WANG Haoyi CHENG +3 位作者 Nanqi REN Dan CUI Na LIN Weimin WU 《Frontiers of Environmental Science & Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第4期569-574,共6页
A sediment microbial fuel cell (SMFC) with three dimensional floating biocathode (FBC) was developed for the electricity generation and biodegradation of sediment organic matter in order to avoid negative effect o... A sediment microbial fuel cell (SMFC) with three dimensional floating biocathode (FBC) was developed for the electricity generation and biodegradation of sediment organic matter in order to avoid negative effect of dissolved oxygen (DO) depletion in aqueous environments on cathode performance and search cost-effective cathode materials. The biocathode was made from graphite granules with microbial attachment to replace platinum (Pt)-coated carbon paper cathode in a laboratory-scale SMFC (3 L in volume) filled with river sediment (organic content 49±4 g. kg^-1 dry weight). After start-up of 10 days, the maximum power density of 1.00W.m^-3 (based on anode volume) was achieved. The biocathode was better than carbon paper cathode catalyzed by Pt. The attached biofilm on cathode enhanced power generation significantly. The FBC enhanced SMFC performance further in the presence aeration. The SMFC was continuously operated for an over 120-day period. Power generation peaked within 24 days, declined gradually and stabilized at a level of 1/6 peak power output. At the end, the sediment organic matter content near the anode was removed by 29% and the total electricity generated was equal to 0.251 g of chemical oxygen demand (COD) removed. 展开更多
关键词 microbial fuel cell (MFC) SEDIMENT biocathodE electricity generation organic removal
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小球藻生物阴极型微生物燃料电池的基础特性 被引量:6
19
作者 吴夏芫 宋天顺 +3 位作者 支银芳 周楚新 俞俊杰 朱隽瑶 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期131-135,共5页
利用自行设计的阴极管状光生物反应器式微生物燃料电池(MFC)作为实验模型,考察了阴极室投加小球藻后不同光暗周期下电池的产电、阴极溶氧及阴极藻的生长情况.结果表明,阴极投加小球藻后,电池产电性能明显提高,光暗间歇组最大功率密度为2... 利用自行设计的阴极管状光生物反应器式微生物燃料电池(MFC)作为实验模型,考察了阴极室投加小球藻后不同光暗周期下电池的产电、阴极溶氧及阴极藻的生长情况.结果表明,阴极投加小球藻后,电池产电性能明显提高,光暗间歇组最大功率密度为24.4mW/m2,持续光照组最大功率密度为27.5mW/m2.阴极溶氧及电化学分析证实溶氧是影响电压变化的主要因素,持续光照组溶氧较稳定,但比光暗间歇组光照阶段溶氧水平低;MFC阴极室培养小球藻不会对其造成毒害,光暗间歇时小球藻生长较好.运行小球藻生物阴极型MFC采用光暗间歇培养较好,并可适当延长光照时间. 展开更多
关键词 小球藻 微生物燃料电池 生物阴极 光暗周期
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微生物电解系统生物阴极的硫酸盐还原特性研究 被引量:6
20
作者 符诗雨 刘广立 +2 位作者 骆海萍 张仁铎 章莹颖 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期626-632,共7页
针对传统硫酸盐生物还原方法中供氢体系能耗大和氢气利用率低的特点,构建双极室微生物电解系统(microbialelectrolysissystem,MES),研究了微生物利用阴极作为电子供体去除废水中硫酸盐及电子利用的特性.外加电压为0.8V时,MES生... 针对传统硫酸盐生物还原方法中供氢体系能耗大和氢气利用率低的特点,构建双极室微生物电解系统(microbialelectrolysissystem,MES),研究了微生物利用阴极作为电子供体去除废水中硫酸盐及电子利用的特性.外加电压为0.8V时,MES生物阴极在36h内s0:一平均去除量为109.8mg·L-1,平均还原速率可达73.2mg·(L·d).运行时MES的最高电流密度为50-60A·m-1,电子回收率为(43.3±10.7)%,约90%的电子被用于还原S02/4-.微生物利用MES阴极产生的H:作为电子供体还原S02/4-,主要还原产物为溶解态的S02/4-和气态的H2S,还原过程主要发生在前12h.对MES施加不同外加电压的实验显示,外加电压为0.8V时的S02/4-去除率和电荷量都比0.4V时高;但0.4V情形下MES的电子回收率可达到70%,且周期结束时阴极H2低于检出限,推测微生物可以直接利用阴极的电子从而提高了能量效率.实验结果最终表明,微生物可利用MES的阴极进行代谢去除废水中的S02/4-,阳极微生物产生电子降低了系统能耗,这为含硫酸盐废水的高效低耗处理提供了新的研究思路. 展开更多
关键词 微生物电解系统 生物阴极 硫酸根 硫酸盐还原菌 氢气
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