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微生物燃料電池介紹

我們?nèi)粘３Ｓ玫碾姵匾话闶腔瘜W(xué)電池。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種新的環(huán)保電池技術(shù)出現(xiàn)了，它就是微生物燃料電池。其是通過微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。

微生物燃料電池基本工作原理是：在陽極室厭氧環(huán)境下，有機(jī)物在微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進(jìn)行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，氧化劑（一般為氧氣）在陰極得到電子被還原與質(zhì)子結(jié)合成水。

微生物燃料電池原理

微生物燃電池是藉由微生物的催化反應(yīng)，將化學(xué)能（燃料）轉(zhuǎn)換為電能的組件。典型的微生物燃電池是由陽極和陰極，以及一片質(zhì)子交換膜所構(gòu)成，微生物于陽極分解氧化燃料，并同時產(chǎn)生電子和質(zhì)子，電子可經(jīng)由外部電到達(dá)陰極，而質(zhì)子則通過質(zhì)子交換膜到陰極，在陰極會消耗電子和質(zhì)子與氧結(jié)合產(chǎn)生水。這是以葡萄作為燃料，做為催化氧化還原反應(yīng)的微生物，可簡明微生物燃電池的反應(yīng)。

附著在電極上的微生物，對燃電池而言，除分解槽中的燃料外，傳遞電子到電極表面也為重要的功能之一。發(fā)現(xiàn)附著在電極纖維上的嗜甜微生的生物膜，不僅具有將電極表面作為終端電子接受者的細(xì)胞構(gòu)造，也具有在細(xì)胞膜運(yùn)輸電子與質(zhì)子的功能，但這些機(jī)制的細(xì)節(jié)仍須加以研究，且細(xì)胞的附著性與細(xì)胞之間的訊息傳遞情形，對細(xì)胞生物學(xué)的領(lǐng)域而言，也是個重要但未知的學(xué)問（Palmore,2004）。

微生物燃料電池的應(yīng)用

微生物燃料電池在提供電能、廢水處理、生物修復(fù)、生物傳感器等領(lǐng)域有較大應(yīng)用潛力。 

微生物燃料電池的利用方向包括：

1、利用MPC電流與水中有機(jī)物之間的定量關(guān)系進(jìn)行新型污水水質(zhì)檢測方法的研究；

2、利用MPC輸出電能的特點(diǎn)進(jìn)行新型能源的開發(fā)；

3、利用MPC的特殊環(huán)境對特殊性能的微生物進(jìn)行馴化。

微生物燃料電池具有廣泛的應(yīng)用開發(fā)前景，但是燃料電池功率低束縛了微生物燃料電池的進(jìn)一步發(fā)展。因此，解決微生物燃料電池發(fā)展的瓶頸因素，應(yīng)依托生物電化學(xué)、深入研究非貴金屬催化劑、陰陽極材料的優(yōu)化、質(zhì)子交換膜的改善、微生物的篩選和培育、生物膜固化技術(shù)、MFC機(jī)構(gòu)的研究與開發(fā)。

微生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

理論上微生物燃料電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茏钣行У难b置，最大效率有可能接近100%。其優(yōu)點(diǎn)如下：

1、原料廣泛

可以利用一般燃料電池所不能利用的多種有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)作為燃料，甚至可利用光合作用或直接利用污水等。也就是說，地里的高粱稈，吃剩的香蕉皮，甚至是洗菜水都可以轉(zhuǎn)變成電能。

2、操作條件溫和

一般是在常溫，常壓，接近中性的環(huán)境中工作的。這使得電池維護(hù)成本低，安全性強(qiáng)。微生物的培養(yǎng)通常不需要苛刻的條件。

3、資源利用率高、無污染

既然微生物可以利用如此多的有機(jī)原料和無機(jī)原料，那么就不必?fù)?dān)心要像燒火爐一樣每天掏灰，而且不像直接燃燒那么烏煙瘴氣，能量利用率也上了一個臺階。

微生物燃料電池的研究進(jìn)展

目前，研究工作者已在微生物燃料電池設(shè)計和提高輸出功率方面取得了較大進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)換仍面臨不少難題。雖然目前已發(fā)現(xiàn)很多產(chǎn)電微生物，如希瓦氏菌、地桿菌、克雷伯氏桿菌等，但這些菌種均只能在中性條件下產(chǎn)電。理論上，堿性條件可以抑制甲烷的產(chǎn)生從而有利于電能輸出，而且堿性廢水是工業(yè)廢水的重要組成部分。

產(chǎn)電微生物如何將有機(jī)物代謝產(chǎn)生的電子傳遞到電極上一直以來是MFC研究的一個重要方向，因此，研究堿性條件下的微生物產(chǎn)電機(jī)制對MFC的電能輸出與堿性廢水的生物處理均有重要意義。中國科學(xué)院成都生物研究所應(yīng)用與環(huán)境微生物中心李大平研究員課題組在微生物燃料電池的產(chǎn)電機(jī)制研究方面取得突破性進(jìn)展。

2018-08-31 16:02:41 822 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1348.html 熱門標(biāo)簽： 微生物檢驗(yàn)技術(shù)_食品微生物檢測_微生物檢查微生物發(fā)酵_微生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)產(chǎn)品微生物限度檢查法是什么_微生物限度檢查檢驗(yàn)量微生物制藥工藝流程和設(shè)備_微生物制藥技術(shù)發(fā)展趨勢微生物過濾法原理_生物膜過濾技術(shù)應(yīng)用