利用生物活性炭提高微生物燃料电池产电性能

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1、化工进展2009年第28卷第11期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·1917·研究开发利用生物活性炭提高微生物燃料电池产电性能112崔娅楠，由宏新，阿布里提·阿布都拉12（大连理工大学化工学院，辽宁大连116012；日本青森工业综合研究所新能源研究部，日本青森030－0113）摘要：通过比较三组微生物燃料电池（MFC）的产电性能，考察使用生物活性炭（BAC）对提高MFC产电性能所起的作用。它们分别是：在阳极室内未投加活性炭的、投加了柱状活性炭的和投加了小颗粒活性炭的3种MFC。投加时机是在电池启动阶段，此时微生物在

2、活性炭上驯化出生物膜，即形成生物活性炭，目的是辅助阳极富集更多微生物。结果表明，投加了小颗粒活性炭的MFC在产电性能和污水处理上具有优势。该电池最大容积3功率密度达到1540mW/m，COD去除率达到了88%。关键词：生物活性炭；双室微生物燃料电池；厌氧活性污泥中图分类号：TM911.45文献标识码：A文章编号：1000–6613（2009）11–1917–05Usingbiologicalactivatedcarbontoimproveelectricitygenerationperformanceofmicrobialfuelcell112CUIYana

3、n，YOUHongxin，ABUDULAAbuliti12（SchoolofChemicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116012，Liaoning，China；NewEnergyTechnologyResearchDivision，AomoriIndustrialResearchCenter，Aomori030-0113，Japan）Abstract：Biologicalactivatedcarbon(BAC)wasappliedtomicrobialfuelcells(MFCs)fori

4、mprovingtheelectricitygenerationperformance.ThreeMFCswithdifferentsizesofBACorwithoutBACintheanodechamberweretestedforcomparison.IntheperiodofMFCstart-up，charcoalcarbonswereaddedtotheanodechamber，whenmicroorganismswouldbedomesticatedinthecharcoalcarbonformingabiologicalfilm，namelyB

5、AC，forassistinganodetoenrichmoremicroorganisms.ExperimentalresultsprovedthatthegrainBACisofbenefittotheelectricitygenerationperformanceofMFC.Themaximal3volumepowerdensityofMFCwithgrainBACattained1540mW/mandtheremovalrateofCODreachedto88%.Keywords：biologicalactivatedcarbon；doublecha

6、mbermicrobialfuelcell；anaerobicactivatedsludge在能源和水资源日益匮乏的今天，融合了产生电极作为临时的电子受体吸收电子，并通过回路将电能和废水处理两个功能的微生物燃料电池在新能电子传递到阴极表面，O2作为最终电子受体与通过源领域正受到广泛关注。微生物燃料电池（microbial质子交换膜传递过来的氢质子结合生成H2O。fuelcell，简称MFC）以微生物为催化剂，直接将阳极室内，微生物产电、产氢并进行传递，是[1－2]燃料的化学能转化为电能。以葡萄糖作为燃料MFC产电的关键。从动力学因素看，微生物自主放电池的燃料

7、，阴阳两极的电化学反应式如下。电的活化势比较高，使其在电极表面的反应速率低。+－阳极C6H12O6+6H2O→24H+24e+6CO2（1）阴极6O+24e－+24H+→12HO（2）收稿日期：2009–04–20；修改稿日期：2009–07–29。22第一作者简介：崔娅楠（1982—），女，硕士。E–mail如式（1）、式（2）所示，在阳极室中，微生物cynthia103@hotmail.com。联系人：由宏新，博士，副教授。电话0411–通过呼吸作用催化底物脱氢，产生电子，此时阳极88993661；E–mailyouhx@sina.com。·1918·化

8、工进展2009年第28卷[13]所以培养驯化产电效率