资源描述：
《微生物燃料电池的发展趋势论文.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、微生物燃料电池的发展趋势摘要简述了微生物燃料电池(MFC)的基本结构及运行原理，分析了MFC在替代能源、生物传感器和开发新型水处理工艺等方面的应用前景。介绍了不同类型的燃料电池如车用质子交换膜燃料电池、航天飞行器用再生燃料电池、小型便携式产品用宜接甲醇燃料电池、中小型电站用固体氧化物燃料屯池(SOFC)、微生物燃料电池(MFC)的技术发展现状与研究热点，并指出了未來燃料电池的发展趋势。关键词微生物燃料屯池，微生物，新能源，生物传感器，水处理TitleTheDevelopmentTrendofMicrobialF
2、uelCellAbstractThemicrobialfuelcell(MFC)ofthebasicstructureandoperationprinciple,analysisofMFCinalternativeenergy,biologicalsensorsandthedevelopmentofnewwatertreatmenttechnologyandapplicationprospect.Describesthedifferenttypesoffuelcellssuchasvehicleprotonex
3、changemembranefuelcell,aerospacevehiclewithregenerativefuelcell,smallportableproductswithdirectmethanolfuelcell,smallandmedium-sizedpowerplantwithasolidoxidefuelcell(SOFC),microbialfuelcell(MFC)technologydevelopmentandresearch,andpointsoutthefutureoffuelcell
4、thedevelopmenttrendof.Keywordsmicrobialfuelcells,microorganisms,newenergy,biologicalsensors,watertreatment1引言微生物燃料电池(MFC)是一种以微生物为阳极催化剂,将化学能直接转化成电能的装置。利用MFC不仅可以直接将水中或者污泥中的有机物降解，而且同时可以将有机物在微生物代谢过程中产生的屯子转化成屯流，从而获得屯能。现在,也有一些笔记型电脑开始研究使用燃料电池。但由于产生的电量太小，且无法瞬间提供大量电能
5、，只能用于平稳供电上。燃料电池经过100多年的发展,终于在20世纪末迎来新的发展机遇，成为世界各国的研究热点。由于燃料电池的低排放、绿色坏保，使其在汽车领域的研发大行其道，但燃料电池车商业化尚未实现；燃料屯池所具备的高容量、轻便等特点，也使其成为便携设备的持续动力源。中国科学院成都生物研究所应用与环境微生物中心李大平研究员课题组在微生物燃料电池的产电机制研究方面取得突破性进展。他们从污染环境中分离出一株嗜碱性假单胞菌(Pseudomonasalcaliphila),该菌株在碱性条件下能够分解有机物的同时产生电能
6、，最佳凶为9.5。通过研究发现，该菌株在MFC体系中代谢有机物的同时产生吩嗪T-竣酸介体(phenazine-1-carboxylicacid,PCA),该介体起电了穿梭的作用从而实现电了从有机物到电极的传递过程。2微生物燃料电池的工作原理微生物燃料电池的基本结构为阴极池加阳极池。根据阴极池结构的不同,MFC可分为单池型和双池型2类；根据电池中是否使用质子交换膜又可分为有膜型和无膜型2类。其中单池型MFC由于其阴极氧化剂直接为空气，因而无需盛装溶液的容器，而无膜型燃料电池则是利用阴极材料具有部分防空气渗透的作用
7、而省略了质子交换膜。MFC的阳极材料通常选用导电性能较好的石墨、碳布和碳纸等材料，其中为提高电极与微生物之间的传递效率，有些材料经过了改性。阴极材料犬多使用载钳碳材料，也有使用掺Fe3+的石墨和沉积了氧化猛的多孔石墨作为阴极材料的报道。MFC基本工作原理为：①在阳极池，水溶液小或污泥中的营养物在微生物作用下直接生成质子、电子和代谢产物，电子通过载体传送到电极表面。随着微生物性质的不同，电子载体可能是外源的染料分子、与呼吸链有关的NADH和色素分子，也可能是微生物代谢产生的述原性物质，如S2-和H2等。②电子通过
8、外电路到达阴极,质子通过溶液迁移到阴极。③在阴极表面，处于氧化态的物质(如氧气等)与阳极传递过来的质子和电子结合发生还原反应。与传统的发电方式和比，微生物燃料电池的能量转换是直接的，不需要经过热能转换这一环节，因此发电效率比较高。其发电原理与其它化学电源一样,在电池的阳极发生燃料的催化氧化反应，阴极发生氧化剂的催化述原反应。电解质隔开阴阳极并提供质子迁移通道，电子通过外电路驱动负载做功
