乳酸菌微生物燃料电池产电性能及产电机理研究

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1、2014年9月化学工业与工程第31卷第5期Sep．2014CHEMICALINDUSTＲYANDENGINEEＲINGVol．31No．5doi:10．13353/j．issn．1004．9533．2014．05．008乳酸菌微生物燃料电池产电性能及产电机理研究*杨静娜，孙玉娣，关毅(天津大学化工学院，天津300072)摘要:采用双室微生物燃料电池(MFC)，以乳酸菌为产电微生物，并以葡萄糖为唯一的电子供体，研究MFC的产电性能以及乳酸菌MFC产电机理。在30℃下，底物浓度为1.5g/L时，该MFC的2开路电压稳定在500mV。实验条件下测得该MFC的最大功率密度为393.23mW/m，内

2、阻约为500Ω。利用气相色谱分析乳酸菌MFC产电过程中代谢产物的含量变化，实验数据表明无论是不参与产电的正常代谢途径还是产电过程中，都涉及到乳酸菌的同型乳酸发酵途径、异型乳酸发酵的经典途径和双歧杆菌发酵途径。在乳酸菌MFC运行过程中人为添加乙醇，该实验结果显示乙醇不利于乳酸菌产电，表明乳酸菌的异型乳酸发酵途径是乳酸菌进行产电的关键代谢途径。关键词:微生物燃料电池;乳酸菌;功率密度;乳酸发酵中图分类号:X382文献标志码:A文章编号:1004－9533(2014)05－0043－06PropertyandMechanismofElectricityProductiononLacticAcid

3、BacteriaMicrobialFuelCells*YangJingna，SunYudi，GuanYi(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract:Thedual-chambermicrobialfuelcell(MFC)usedlacticacidbacteriafortheelectricitypro-ductionmicroorganismsandadoptedglucoseastheonlyelectrondonor．Thepropertyandme

4、chanismofelectricityproductionwerealsoinvestigatedonlacticacidbacteriamicrobialfuelcells．Whentheconcen-trationofthesubstratewas1.5g/Lat30℃，theopen-circuitvoltageoftheMFCkeptat500mV．Under2theexperimentalconditions，themaximumpowerdensityreached393.23mW/mandtheinternalresist-ancewasabout500ΩontheMFC．

5、ThechangeofthemetabolitescontentsinthelacticacidbacteriaMFCelectricityproductionprocesswasanalyzedbythegaschromatography．Theresultsindicatedthatboththenormalmetabolicpathwayswhichwasnotinvolvedintheproductionofelectricityandtheelec-tricityproductionprocess，wererelatedtohomolacticfermention，theclas

6、sicalpathwayofheterolacticfer-mentationandbifidobacteriumfermentation．Afteraddingethanolintheprocessoftheelectricityproduc-tionforlacticacidbacteriaMFC，theresultsshowedthatethanolwasnotconducivetotheelectricitypro-duction．Thisindicatedthatthekeymetabolicpathwayinlacticacidbacteriaproducingelectric

7、ityprocesswasheterolacticfermentation．Keywords:microbialfuelcell;lacticacidbacteria;powerdensity;lacticacidfermentation收稿日期:2013－04－17基金项目:国家自然科学基金资助项目(20976121);天津市自然科学基金资助项目(10JCZDJC23800)。作者简介:杨静娜(1986－)，女，硕士研