微生物燃料电池毕业设计论文.doc

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1、微生物燃料电池毕业论文目录Abstract2第一章．文献综述41.1能源发展与环境问题41.2微生物燃料电池41.2.1微生物燃料电池的工作原理41.3微藻型微生物燃料电池51.3.1微藻阳极底物型MFC61.3.2微藻生物阳极型MFC61.3.3微藻生物阴极型MFC81.4微生物燃料电池的应用前景91.5本课题研究内容，目的及意义91.5.1本课题研究目的及意义91.5.2本课题的主要研究内容9第二章实验材料与方法102.1实验材料102.1.1主要试剂及仪器102.1.2实验装置112.2实验方法122.2.1MFC的接种及启动运行122.2.2M

2、FC运行条件142.2.3测定指标及方法142.2.4实验材料处理方法152.2.5实验内容15第三章结果与讨论163.1各周期输出电压的情况16233.2各周期阴极藻的生长情况173.3各周期阳极人工废水的COD处理情况183.4各周期阴极溶氧的变化情况18第四章结论与展望214.1结论214.2展望22参考文献2323第一章文献综述第一章．文献综述1.1能源发展与环境问题能源是人类赖以生存的物质基础，它与社会经济的发展和人类的生活息息相关，开发和利用能源资源始终贯穿于社会文明发展的整个过程。20世纪50年代以后石油危机的爆发，对世界经济造成了巨大影

3、响，国际舆论开始关注起世界“能源危机”问题。世界能源危机是人为造成的能源短缺。联合国环境署的报告表明，整个地球的环境正在全面恶化，环境问题是一个全球性问题。社会发展至今天，人类己经强烈地意识到和感受到生存环境所受的威胁，也热切地期盼着生活空间质量的改善。目前国际社会关注的全球性环境问题主要包括:臭氧层破坏、温室效应和气候变暖、大气污染和酸雨、生物多样性减少、放射性物质污染、海洋污染和海洋生态系统的破坏等，尤其是全球气候变化、酸雨和大气污染、海洋污染和海洋生态系统的破坏等重大环境问题，日益受到世界各国的普遍关注。而这些问题的产生，均与能源的开采、加工或利

4、用有着密切的关系[1]。随着经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决，不仅人类社会可持续发展的目标难以实现，而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。因此，世界各国在能源的战略和政策上更加强调能源与环境的关系，更加注意环境保护的重要性[2]。1.2微生物燃料电池微生物燃料电池(MFC)是利用酶或者微生物作为阳极催化剂，通过其代谢作用将有机物氧化产生电能的装置，它属于生物质能利用技术中的生物化学转化技术，将生物质转化为电能。将微生物燃料电池应用到废水处理领域，在处理有机废水的同时获得电能，是缓解当前能源危机和解决环境问

5、题的有效途径，也是环境能源领域的热点研究课题之一。1.2.1微生物燃料电池的工作原理微生物燃料电池利用微生物作为反应主体，利用微生物的代谢产物作为物理电极的活性物质，引起物理电极的电位偏移，增加了电位差，从而获得电能，即将燃料的化学能直接转变为电能。以有质子交换膜的双室微生物燃料电池为例（如图1），它的工作原理[3,4]是:在阳极区，微生物将有机底物氧化，这个过程要伴随电子和质子（NADH)的释放;释放的电子在微生物作用下通过电子传递介质转移到电极上;电子通过导线转移到阴极区，释放出来的质子透过质子交换膜也到达阴极区;在阴极区，电子、质子和氧气反应生成

6、水。随着阳极区有机物的不断氧化和阴极反应的持续进行，在外电路获得持续的电流。以葡萄糖为例，其反应式如下:23第一章文献综述图1-1MFC的结构及原理示意图[3]Fig.1-1SchameticsofthestructureandworkingprincipleofMFC阳极反应:C6H12O6+6H2O→6CO2+24H++24e-(l-l)E0=0.014V阴极反应:602+24H++24e-→12H2O(l-2)E0=1.23V1.3微藻型微生物燃料电池微藻与MFC技术分别因其高关注度均发展很快，但将两项技术进行结合（即微藻型MFC）开展相关研究的

7、报道还比较少。早在1964年，Berk等[6]就开展了微藻型MFC的研究。他们以Rhodospirillumrubrum(红螺菌属)于阳极室厌氧光照培养，同时将blue-greenmarinealgae(蓝藻)附着于多孔铂电极上于阴极室光照培养构建MFC，获得0.96V的最大开路电压以及750mA/m2的短路电流。但此MFC的能量利用效率仅为0.1-0.2%，与当时传统的太阳能电池技术相比还很低，因此相关研究一度停滞。直到近几年，微藻和MFC技术的分别发展，以及太阳能综合利用技术的研究，微藻型MFC又重新获得研究者们的关注。按照微藻在MFC系统中的作用

8、来划分，可将微藻型MFC分为微藻阳极底物、微藻生物阳极、微藻生物阴极三种类型。1.3.1微藻阳