生物燃料电池的研究进展

《生物燃料电池的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、生物燃料电池的研究进展王璇鲁静:综述了生物燃料电池的研宄进展，重点讨论了生物燃料电池的工作原理、分类、发展及最新研究方向，解析了生物燃料电池的发展趋势。关键词：生物燃料电池;工作原理;分类;发展;王璇（1984—），女，宁夏银川人，讲师，主要从事分析化学研究。2017-09-14基金：银川能源学院校级科研项目（编号:2016-KY-Y-03）ProgressinBiofuelCellsasaNovelWangXuanLuJingYinchuanEnergyInstitute;Abstract：Recentresearchprogr

2、essonbiofuelcellsasanovel.Theworkingprinciple,classification,developmentandnewresearchdirectionofbiofuelcellsarediscussed,andthetrendofbiofuelcellsintheapplicationfieldisbrieflydiscussed.Keyword：biofuelcells;operationalprinciple;classification;development;Received：201

3、7—09—14伴随着全球能源的需求日益增长，化石燃料作为不可再生的能源变得越来越供不应求。在消耗化石燃料的同时，所产生的大气污染（如酸雨、光化学烟雾、温室效应等）、土壤污染（如重金属沉积）、水环境污染日益严重，化石燃料引起的环境污染问题不断困扰着人类。因此，寻找一种可以替代化石燃料的、高效的、清洁的绿色能源及能源发生装置来维持能源的供需平衡势在必行。燃料电池（Fuelcell）是将化学能连续不断地转化成电能的电化学装置。只耍不断供给燃料，就能不断产生电能，是继水力发电、火力发电和核能发电之后的第四种发电方式，也是最为环保、可靠的发

4、电方式liil。由于在反应过程中，燃料电池具有能量转换率高，低噪音，低污染等优点，被称为“21世纪能源之星”，受到科学家的广泛关注。生物燃料电池（Biofuelcell，BFC）作为燃料电池其中的一种，它是指BFC利用酶或者微生物组织作为催化剂，将燃料的化学能转化为电能的发电装置，其优点是结构简单，原料来源广泛、发电效率高、冇着温和的操作条件、对环境污染少，属于可再生绿色电池。BFC作为一种新型能源转化技术，受到业界的广泛关注。1生物燃料电池的工作原理图1生物燃料电池工作原理Fig.1Iillustrationofbiofuelc

5、ell不载原图BFC的工作原理如图1所示位1。传统的生物燃料电池将微生物作为反应主体，微生物代谢的产物作为物理电极的活性物质，从而造成物理电极电位偏移，电位差增加，从而获得将燃料的化学能直接转变为电能的装置。生物燃料电池的工作原理以（：6111206作反应主体的燃料电池为例，（：6111206在阳极失去电子被氧化，02在阴极得到电子被还原，这样便在阴阳两极之间形成了电流通路，见图1。2生物燃料电池的分类表1生物燃料电池的分类Table1Theclassificationofmicrobialfuelcell下载原表根据电子转移的方

6、式（表1所示），BFC可以分为直接生物燃料电池和间接生物燃料电池m。直接生物燃料电池是指燃料在电极上氧化，电子从燃料分子直接转移到电极上，生物催化剂的作用是催化燃料在电极表面上的反应。间接生物燃料电池是指燃料不在电极上反应，而在电解液中或其它地方反应，电子则由具有氧化还原活性的介体运载到电极上去。图2酶和电极直接电了•传递过程Fig.2Enzymesandelectrodedirectelectrontransportprocess卜载原图如图2所示，是酶和电极间的直接电子传递过程。生物催化剂和电极表面所覆盖的单向单层膜间紧密接触

7、是直接电子的传递条件。直接生物燃料电池的缺点是电流和功率密度较小。如图3所示，是酶和电极间的间接电子传递过程，使用生物催化剂立体膜，间接电子传递的媒介体是小分子的氧化还原剂，可提高生物催化电极的输出功率。间接电子传递条件是介体，介体冇氧化态、还原态，并且要有一定的稳定性，间接生物燃料电池的优点是使用介体来提高电子传递的效率。图3酶和电极间接电子传递过程Fig.3Enzymesandelectrodeindirectelectrontransportprocesses卜载原图图4微生物燃料电池原理图Fig.4Schematicofm

8、icrobialfuelcell下载原图根据生物催化剂的工作方式（表1所示），BFC又可以分为微生物燃料电池（Microbialfuelcell,MFC）和酶生物燃料电池（Enzymebiofuelcell,EBEC[5]oMFC是生物燃料电池的一