微生物燃料电池的研究进展

微生物燃料电池(MFC)作为一种新型生物发电技术,目前已得到研究者们的广泛关注.通过文献的数据挖掘,对不同微生物燃料电池运行的机理、产电微生物、底物、电极材料、质子交换膜、反应器设计等方面进行分析,综述了MFC最新研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

微生物燃料电池阳极碳材料对产电性能的影响

为了揭示不同的阳极碳材料对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能的影响,以最大功率,阳极电势和内阻作为评价指标,比较了碳纸、碳毡和碳纤维布3种阳极材料的表面积、厚度和密度对微生物燃料电池性能的影响。结果显示,以盐桥连接的微生物燃料电池以碳材料作为阳极有较好的产电性能,在同等试验条件下,碳纤维布产生的电压峰值最高,为700 mV,且其内阻最小,变化稳定。以密度分别为20、55、200 g.m-2的3种材料碳纸、碳毡、碳纤维布作阳极,产生的最大电功率分别为9.36、12.40和37.09 mW,说明阳极碳材料的密度越大产生最大电功率也就越大。     

微生物燃料电池性能的影响因素研究

在微生物燃料电池中,氧化还原介体可以有效的促进电子从微生物细胞内传递到电池阳极上.提高电池的能量转化率.在不加介体情况下,普通变形菌电池性能优于大肠杆菌.对微生物和氧化还原介体的组合进行研究,结果显示,普通变形菌和硫堇的组合极化曲线趋于平坦,性能比较稳定.功率可达到128.8mW/m2.另外,在加入硫堇后,电池内阻由1724Ω降为200Ω,内阻降幅为88.4%.当0.25mmol/L Fe(Ⅲ)EDTA和0.5mmol/L硫堇混合时,功率可达169.3mW/m2,优于单介体微生物燃料电池.     

微生物燃料电池阳极生物膜微生物群落的PCR-DGGE分析

以养殖废水沼气池沼泥为接种物,构建了乙二胺、三氯化铁改性阳极的无介体单室微生物燃料电池(MFC)体系,均成功实现了连续产电,同时对废水中的污染物也具有很好的去除效果。为了更好地研究微生物燃料电池阳极生物膜的微生物多样性,分别采集了两种MFC阳极生物膜样品,采用PCR-DGGE法研究了一个完整产电周期的启动期(S)、葡萄糖产电稳定期(RG)和养殖废水原水稳定期(RS)的MFC阳极生物膜的微生物群落变化。结果表明,不同时期MFC阳极生物膜的微生物多样性存在明显差异,S-RG、S-RS、RG-RS的微生物群落相似性分别为70.1%、42.0%和50.6%。两种不同阳极富集的生物膜微生物群落相似性仅为48%,这表明不同改性方法所得的阳极对微生物具有选择性作用。对DGGE条带测序和比对发现,不同时期阳极生物膜上优势微生物包括Trichococcus sp.、Thauera sp.、Azoarcus sp.、Azospirillum sp.、Zobellella sp.、Pseudomonas sp.、Aeromonas sp.、Thiobacillus sp.、Desulfovibrio sp.、Thiomonas sp.,其中Pseudomonas sp.、Aeromonas sp.和Desulfovibrio sp.与已报道的相关产电微生物具有较高的序列相似度,这些菌种可能是本MFC体系中的主要产电菌。     

微生物燃料电池研究进展

首先介绍了微生物燃料电池的基本原理,然后从电池结构、产电微生物、电极等方面分析影响电池性能的各参数之间的关系,最后对其发展趋势进行分析和展望。     

微生物燃料电池系统中氧化还原介体的研究

论述了微生物燃料电池电子传递过程中氧化还原介体的种类、特性,其包括外源性氧化还原介体（人造介体和天然存在介体）和内源性氧化还原介体（主要是指微生物自身产生的介体）,并综述了氧化还原介体在不同微生物燃料点电池中的应用及其特性,为其在提高生物降价等方面提供了参考和研究方向。     

微生物燃料电池中产电微生物的研究进展

产电微生物向阳极转移电子的能力是影响微生物燃料电池功率密度的主要内因。文章从电子由细胞内传递至细胞表面,再从细胞表面转移至阳极2个环节介绍了电子传递机制,着重从种类和各自的特点出发全面综述了MFC产电微生物的研究进展,最后提出了产电微生物在MFC系统中进一步的研究方向.     

产电微生物与微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池可以同时进行废水处理和生物发电,作为一种新型的能源回收技术得到人们的广泛关注。详细评述了微生物燃料电池的产电机制,对微生物燃料电池的构造进行了归纳,并展望了微生物燃料电池的应用前景。     

土壤微生物燃料电池电极微生物分析及其运行 对水稻生长活性的影响

采用盆栽水稻试验,研究微生物燃料电池电极富集微生物种类及其运行对水稻生长活性的影响.用双层琼脂平板法对阳、阴极碳毡微生物进行培养,通过平板计数法计算碳毡富集微生物数量.通过细菌个体形态、生理生化试验及16SrDNA分析确定其分类地位:用称重、a-萘胺氧化法研究微生物燃料电池运行(闭路组)对水稻生长活性的影响.成功构建微生物燃料电池.闭路组阳极细菌B1、B2和B3总量是3.4×108 CFU·g-1,其中优势微生物B1为2.9×108CFU·g-1.开路组(组装有微生物燃料电池,但处于断路状态)阳极细菌B1、B3和B4总量是1.5×108CFU·g-1,其中优势微生物B3为1.1×108CFU·g-1,闭路组与开路组阴极都只培养出B3和B4,闭路组阴极B4数量是开路组的7倍;闭路组与空白组(未组装有微生物燃料电池)、开路组相比,在水稻须根数方面无显著差异,但在植株鲜重、干重及根系活力方面存在明显差异.在所有分析指标中,空白组和开路组间无明显差异.微生物燃料电池(MFC)运行能促进水稻的生长和产电微生物B1(Bacillus subtilis)和B2(Bacillus sp.)在阳极碳毡的富集.     

微生物燃料电池对磺胺间甲氧嘧啶的降解研究

为探究微生物燃料电池(Microbial fuel cells, MFCs)对抗生素磺胺间甲氧嘧啶(Sulfamonomethoxine,SMM)的降解效果及MFCs的产电性能,通过构建单室MFCs,比较不同电极材料、菌种种类、抗生素初始浓度以及腐植酸存在条件下MFCs对SMM的降解效果及其产电性能。结果表明:3种阳极材料下MFCs对SMM的降解率及产电性能的高低为碳毡碳纸石墨棒;在SMM初始浓度为10 mg·L~(-1)的条件下,以Shewanella putrefaciens为菌种的MFCs对SMM的降解率达到58.92%,高于Shewanella oneidensis MR-1的降解率46.48%,MFCs的最大输出功率前者比后者约高6.51 mW·m~(-2);随着抗生素初始浓度的增加,SMM的降解效果逐渐减弱,MFCs的电压输出逐渐降低;随着腐植酸浓度增加,SMM的降解率逐渐提高,MFCs的产电性能逐渐增强。研究表明,MFCs可以利用SMM作为燃料,在实现降解的同时输出电能,这为水体环境中磺胺类抗生素的高效低耗处理提供了科学依据。     

微生物燃料电池在环境监测中的研究进展

微生物燃料电池在环境监测领域有巨大的应用潜力.概述微生物燃料电池应用于环境监测的基本原理,对目前已有的微生物燃料电池型传感器为监测方法进行详细的介绍,包括微生物燃料电池用于易降解碳源、有毒污染物及微生物数量检测三方面的研究.最后探讨了微生物燃料电池传感器目前还未被广泛应用于实际水质监测的原因,以期为未来研究开发高性能微生物燃料电池传感器提供理论参考依据.     

处理甜菜加工副产物微生物燃料电池阳极生物膜群落多样性研究

[目的]分析处理甜菜加工副产物微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极生物膜群落多样性。[方法]以不同处理方式下的甜菜渣作为底物,以MFC为研究装置,考察其产电性能,并通过454焦磷酸测序技术分析不同处理MFC中形成阳极群落结构差异,探讨其运行的可行性、稳定性。[结果]不同甜菜渣预处理方式对MFC电能输出有影响,以碱处理和未处理的甜菜渣产生的电压高于酸处理。16S rRNA基因的焦磷酸测序结果显示,3个样品中共有14个门,其中变形菌门为优势门。由聚类分析可知,酸处理与未处理和碱处理的微生物群落构成差异明显。微生物群落中存在多种产酸菌(Paludibacter、Petrimonas以及Spirochaeta等)和产电菌(主要为Geobacter属),它们之间存在种群互养关系。产酸菌能够发酵可溶性糖或者降解纤维素产生有机酸,产电菌可以利用这些有机酸直接产电。[结论]研究证实,甜菜渣不同的处理方式导致阳极群落多样性存在差异,而阳极群落结构的不同影响微生物燃料电池电能的输出。     

利用杂蔸率估算水稻种子纯度的简易公式及其应用

对利用杂蔸率估算水稻种子纯度的公式进行数学演化后得到了简易的计算公式,在田间只存在单本和两本蔸时,以基本苗为单位的杂株率等于以蔸为单位的全杂蔸率加上半杂蔸率的一半之和.公式的简化为在田间鉴定种子纯度提供了简单、易行的计算方法.实例应用的结果,进一步证实了采用杂蔸率估算种子纯度的有效性和可行性.建议列入杂交水稻种子田间鉴定的标准方法.     

利用水稻田间杂蔸率估算种子纯度试验

利用水稻杂蔸率估算杂株率进而得到种子纯度的方法已经被提出过,但至今没有实际应用的报道。对两个杂交品种的同批次种子进行了单本栽植的纯度鉴定,同时对销售给农户进行大田种植所产生的杂蔸情况进行了抽样调查,利用杂蔸率估算出杂株率,将得到的种子纯度结果与单本种植试验得到的纯度结果进行比较分析。结果表明,利用杂蔸率估算的结果与单本种植的纯度表现结果没有显著差异,证明利用田间杂蔸率估算种子纯度的方法是可行和有效的,可以在生产实践中推广应用。     

利用微生物燃料电池以糖蜜废水为基质产电的研究

应用自行构建的双室微生物燃料电池中温(30℃)处理糖蜜废水进行微生物产电。试验采取批次发酵连续运行100d,监测电压输出变化及挥发性有机酸的种类变化。结果表明:反应器接种启动后的第4天电压输出显著增加至840mV,在随后的80d电压输出稳定变化在800～960 mV。MFC的最大输出功率为230mW.m-3,内阻为85Ω,反应器运行100d后库伦效率为2.95%。在整个产电过程中,乙酸和丙酸是主要的末端发酵产物,且乙酸的产量在运行的前60d占挥发酸总量的66%以上;丙酸含量最高为32.4%。