连续流微生物脱盐燃料电池的构建及性能研究
发布时间：2021-12-11 12:57
水资源短缺及水污染严重已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈之一。传统的废水处理技术导致了较高的化石能源需求，海水淡化技术可以增加水资源的供应量，但高能耗的问题同样制约其应用和推广，低能耗的海水淡化技术及水中有机物定向转化和能源化新方法是可持续水处理技术发展趋势。微生物脱盐电池（Microbial desalination cell, MDC）是根据生物电化学系统（Bioelectrochemical system, BES）技术衍生出来的，利用阳极上的产电微生物氧化有机物污染物产生电能，在阴阳极间形成电场推动脱盐室中盐离子去除，不需要任何外加的压力和电场即可实现同步产电、脱盐和污染物去除。然而目前MDC系统内存在的pH不平衡问题严重抑制了反应器的性能，并且空气阴极生物电化学系统中溶解氧对反应器性能影响较大，上述问题都将影响MDC系统的未来应用。本论文以MDC为研究手段，开展了新型反应器设计、海水淡化、污染物去除和溶解氧对反应器性能影响等方面研究。开发了无pH抑制效应的内循环MDC（recirculation MDC, rMDC）反应器。利用反应器阳极室和阴极室产生的酸碱相互中和以消除...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“十五”以来中国能源消费增长情况
图 1-2 微生物燃料电池示意图Fig.1-2 Schematic of microbial fuel cell电微生物及电子传递机制BES 而言，最令人感兴趣的是一些能向细胞外直接转移电子trogenes)，以下简称“胞外产电菌”。 它们具有能将电子传递不同于其他只能将电子传递给可溶性外源化合物(如硝酸盐菌。胞外产电菌大多集中于两类异化金属还原菌属(Shewer)。BES 电化学活性生物膜的群落分析显示胞外产电菌的多更多。此类功能微生物包括，脱硫弧菌类(Desulfovibrio desuls vulgaris，假单胞菌属(pseudomonas sp.)，梭菌属(ClostridiumGeobacter sp.)，泥弧菌属(Geovibrio sp.)，希瓦菌(Shewanella还原菌，还原脱硫光敏斑菌(Desulfotomacum reducens)等[39, 物氧化有机物产生电子、质子同时获得能量维持自身代谢，传递和胞外传递两种传递方式才能到达阳极表面。电子在细
第 1 章 绪 论阴极室使用可溶性氧化剂作为阴极电子受体双室反应环境下进行运行和操作，此类反应器可以作为研究胞行产电菌纯种分离和代谢研究等。膜可用于减少底物2从阴极向阳极的传递，从而提高库仑效率[94]。双室阳极的离子交换膜，反应器的内阻显著提高了，双室 900~1000 [70, 95]。为了降低内阻提高 BES 的功率密度了一种将阳极、质子交换膜和阴极热压在一起的“三合燃料电池，获得了 300mW m-2的输出功率。另外质膜面积和扩散系数的影响并且缓冲液中其它种类的带Ca2+和 Mg2+)在溶液的浓度高于质子浓度，这些离子因此在双室MFC中由于阴极消耗质子的速率大于质子溶液 pH 升高和阳极溶液 pH 降低[97, 98]。双室反应器型外，双室 BES 又分为矩形式[75, 99, 100]、双瓶式[37, 10式[105]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界能源现状和未来[J]. 樊东黎. 金属热处理. 2011(10)
[2]生物阴极型微生物燃料电池研究进展[J]. 张玲,梁鹏,黄霞,郑旭煦. 环境科学与技术. 2010(11)
[3]基于微生物燃料电池技术的多元生物质生物产电研究进展[J]. 冯玉杰,王鑫,李贺,杨俏,曲有鹏,史昕欣,刘佳,何伟华,解明利. 环境科学. 2010(10)
[4]海水淡化—沿海城市水资源可持续发展的重要策略[J]. 李琦. 科学管理研究. 2010(01)
[5]我国海水利用业发展现状与问题研究[J]. 周洪军. 海洋信息. 2009(04)
[6]生物阴极微生物燃料电池[J]. 毛艳萍,蔡兰坤,张乐华,侯海萍,黄光团,刘勇弟. 化学进展. 2009(Z2)
[7]污泥减量化水处理技术的研究进展[J]. 何赞,王海燕,田华菡,汪莉,周岳溪. 中国给水排水. 2009(08)
[8]中国能源现状、发展趋势及对策[J]. 周志强. 能源与环境. 2008(06)
[9]我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J]. 杨凌波,曾思育,鞠宇平,何苗,陈吉宁. 给水排水. 2008(10)
[10]微生物燃料电池的产电机制[J]. 卢娜,周顺桂,倪晋仁. 化学进展. 2008(Z2)
硕士论文
[1]乙酸盐为底物电化学辅助生物产氢初步研究[D]. 刘文宗.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3534719
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“十五”以来中国能源消费增长情况
图 1-2 微生物燃料电池示意图Fig.1-2 Schematic of microbial fuel cell电微生物及电子传递机制BES 而言，最令人感兴趣的是一些能向细胞外直接转移电子trogenes)，以下简称“胞外产电菌”。 它们具有能将电子传递不同于其他只能将电子传递给可溶性外源化合物(如硝酸盐菌。胞外产电菌大多集中于两类异化金属还原菌属(Shewer)。BES 电化学活性生物膜的群落分析显示胞外产电菌的多更多。此类功能微生物包括，脱硫弧菌类(Desulfovibrio desuls vulgaris，假单胞菌属(pseudomonas sp.)，梭菌属(ClostridiumGeobacter sp.)，泥弧菌属(Geovibrio sp.)，希瓦菌(Shewanella还原菌，还原脱硫光敏斑菌(Desulfotomacum reducens)等[39, 物氧化有机物产生电子、质子同时获得能量维持自身代谢，传递和胞外传递两种传递方式才能到达阳极表面。电子在细
第 1 章 绪 论阴极室使用可溶性氧化剂作为阴极电子受体双室反应环境下进行运行和操作，此类反应器可以作为研究胞行产电菌纯种分离和代谢研究等。膜可用于减少底物2从阴极向阳极的传递，从而提高库仑效率[94]。双室阳极的离子交换膜，反应器的内阻显著提高了，双室 900~1000 [70, 95]。为了降低内阻提高 BES 的功率密度了一种将阳极、质子交换膜和阴极热压在一起的“三合燃料电池，获得了 300mW m-2的输出功率。另外质膜面积和扩散系数的影响并且缓冲液中其它种类的带Ca2+和 Mg2+)在溶液的浓度高于质子浓度，这些离子因此在双室MFC中由于阴极消耗质子的速率大于质子溶液 pH 升高和阳极溶液 pH 降低[97, 98]。双室反应器型外，双室 BES 又分为矩形式[75, 99, 100]、双瓶式[37, 10式[105]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界能源现状和未来[J]. 樊东黎. 金属热处理. 2011(10)
[2]生物阴极型微生物燃料电池研究进展[J]. 张玲,梁鹏,黄霞,郑旭煦. 环境科学与技术. 2010(11)
[3]基于微生物燃料电池技术的多元生物质生物产电研究进展[J]. 冯玉杰,王鑫,李贺,杨俏,曲有鹏,史昕欣,刘佳,何伟华,解明利. 环境科学. 2010(10)
[4]海水淡化—沿海城市水资源可持续发展的重要策略[J]. 李琦. 科学管理研究. 2010(01)
[5]我国海水利用业发展现状与问题研究[J]. 周洪军. 海洋信息. 2009(04)
[6]生物阴极微生物燃料电池[J]. 毛艳萍,蔡兰坤,张乐华,侯海萍,黄光团,刘勇弟. 化学进展. 2009(Z2)
[7]污泥减量化水处理技术的研究进展[J]. 何赞,王海燕,田华菡,汪莉,周岳溪. 中国给水排水. 2009(08)
[8]中国能源现状、发展趋势及对策[J]. 周志强. 能源与环境. 2008(06)
[9]我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J]. 杨凌波,曾思育,鞠宇平,何苗,陈吉宁. 给水排水. 2008(10)
[10]微生物燃料电池的产电机制[J]. 卢娜,周顺桂,倪晋仁. 化学进展. 2008(Z2)
硕士论文
[1]乙酸盐为底物电化学辅助生物产氢初步研究[D]. 刘文宗.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3534719
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3534719.html
