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沉积物微生物燃料电池的应用现状与展望 被引量：1
1
作者 高玉玲 皇青 晏再生 《安全与环境工程》 CAS 北大核心 2013年第3期10-13,共4页
沉积物微生物燃料电池(SMECs)是一种典型的无膜微生物燃料电池,它借助于沉积物中具有电化学活性微生物的催化作用,氧化沉积物中有机物以获得电能。本文根据国内外SMFCs研究发展现状,探讨了SMFCs在为海洋或内陆水体的长期监测仪器提供低... 沉积物微生物燃料电池(SMECs)是一种典型的无膜微生物燃料电池,它借助于沉积物中具有电化学活性微生物的催化作用,氧化沉积物中有机物以获得电能。本文根据国内外SMFCs研究发展现状,探讨了SMFCs在为海洋或内陆水体的长期监测仪器提供低功率的电源、作为一种新型高效的沉积物原位生物修复技术以及作为毒性检测传感器等方面的应用现状,并讨论了其应用过程中存在的问题,最后对其今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 沉积物微生物燃料电池 产电 原位生物修复 生物传感器
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沉积物微生物燃料电池河口底泥修复研究 被引量：2
2
作者 钟传强 胡江灵 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1585-1589,共5页
河流污染底泥治理近年来备受重视,沉积物微生物燃料电池(SMFC)作为一种新型原位底泥修复技术广受关注。为推进SMFC装置的现场底泥去污应用,在深圳市新涌河河口进行了底泥修复实验。以蜂巢格室结构热压碳网作为阳极,石墨毡为阴极,构建了... 河流污染底泥治理近年来备受重视,沉积物微生物燃料电池(SMFC)作为一种新型原位底泥修复技术广受关注。为推进SMFC装置的现场底泥去污应用,在深圳市新涌河河口进行了底泥修复实验。以蜂巢格室结构热压碳网作为阳极,石墨毡为阴极,构建了一个大尺度SMFC装置。对装置覆盖区域底泥的污染物变化情况进行了研究,并分析了阳极附近微生物群落结构的变化。运行3个月后,实验区域底泥的总有机碳、全氮质量浓度分别比不做处理低18.5%、22.5%,阳极附近微生物群落多样性得到了提升,群落结构也发生了变化。实验结果表明,装置对底泥中的污染物具有一定的降解作用,为SMFC产电去污的现场应用提供了参考。 展开更多
关键词 污染底泥 沉积物微生物燃料电池 生物修复 微生物群落结构
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聚苯胺基改性阳极在海底沉积物微生物燃料电池中的应用及其电化学性能 被引量：2
3
作者 韩金枝 赵文元 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期108-112,共5页
本文采用电化学聚合法在碳毡表面沉积制备聚苯胺基改性阳极。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)进行成分表征,用光学显微镜对改性电极表面形貌进行表征,并进行了一系列电化学测试。结果表明,聚苯胺和聚吡咯优异的电化学性能使电池的抗极化... 本文采用电化学聚合法在碳毡表面沉积制备聚苯胺基改性阳极。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)进行成分表征,用光学显微镜对改性电极表面形貌进行表征,并进行了一系列电化学测试。结果表明,聚苯胺和聚吡咯优异的电化学性能使电池的抗极化性能得到提高,最大输出功率密度提高了3倍左右,电池的整体性能得到改善。最后探讨了聚苯胺基改性阳极的作用机理。 展开更多
关键词 聚苯胺 海底沉积物微生物燃料电池 改性阳极 循环伏安法 电化学性能
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沉积物微生物燃料电池用于养殖水修复研究 被引量：1
4
作者 孙竹腾 张金凤 张庆河 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期841-845,853,共6页
针对水产养殖水污染问题,构建了两组大规格沉积物微生物燃料电池(SMFC)装置,用于水产养殖底泥及上覆水的修复研究。结果表明,SMFC对于底泥及上覆水修复均有较明显促进作用。在系统运行的2个月内,两组SMFC的电压总体稳定在0.67~0.80 V,SM... 针对水产养殖水污染问题,构建了两组大规格沉积物微生物燃料电池(SMFC)装置,用于水产养殖底泥及上覆水的修复研究。结果表明,SMFC对于底泥及上覆水修复均有较明显促进作用。在系统运行的2个月内,两组SMFC的电压总体稳定在0.67~0.80 V,SMFC-A(中期考虑水体流动的影响)的最大功率密度为78.80 mW/m^(2),SMFC-B(水体静止)的最大功率密度为58.89 mW/m^(2)。55 d后,SMFC-A和SMFC-B上覆水的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷浓度分别降低40%、39%、72%、82%和34%、35%、46%、78%;SMFC对底泥中的有机质有一定的降解作用,并实现了对磷酸盐的固定。实验结果表明,SMFC能够促进水产养殖水的原位修复,应用前景广泛。 展开更多
关键词 沉积物微生物燃料电池 水产养殖污染 修复 上覆水流动
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沉积物微生物燃料电池修复水体沉积物研究进展 被引量：16
5
作者 宋天顺 晏再生 +1 位作者 胡颖 江和龙 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期15-19,共5页
沉积物微生物燃料电池在修复水体沉积物的研究近年来受到广泛关注。相比较传统的原位生物修复技术,其不需要投加电子受体或供氧剂,而是以电极作为电子受体,并可在氧化有机物的同时产生一定的电能。本文详细介绍了其工作原理和特点,并阐... 沉积物微生物燃料电池在修复水体沉积物的研究近年来受到广泛关注。相比较传统的原位生物修复技术,其不需要投加电子受体或供氧剂,而是以电极作为电子受体,并可在氧化有机物的同时产生一定的电能。本文详细介绍了其工作原理和特点,并阐述了阴极、阳极、电极间距、溶解氧浓度、外电阻、底物传质、微生物、水体种类对其的影响,对今后的应用和研发重点进行了展望。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 沉积物 修复
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不锈钢电沉积碳纳米管作为电极对于沉积物微生物燃料电池产电的影响
6
作者 肖鹏 宋天顺 +2 位作者 吴夏芫 韩硕 周楚新 《可再生能源》 CAS 北大核心 2012年第12期52-55,共4页
通过电化学的方法将碳纳米管沉积到不锈钢上,研究其作为电极对于沉积物微生物燃料电池(SMFC)产电性能的影响。结果表明,酸处理后的碳纳米管分散性好,并带上负电荷,有利于其电化学沉积到不锈钢上;用碳纳米管修饰后的不锈钢作为阴极可显... 通过电化学的方法将碳纳米管沉积到不锈钢上,研究其作为电极对于沉积物微生物燃料电池(SMFC)产电性能的影响。结果表明,酸处理后的碳纳米管分散性好,并带上负电荷,有利于其电化学沉积到不锈钢上;用碳纳米管修饰后的不锈钢作为阴极可显著提高SMFC的产电性能,最大输出功率密度达到了31.6 mW/m2,是未修饰对照组的3.1倍,而作为阳极,其输出功率提高不明显。扫描电镜以及电化学分析结果表明,SMFC产电性能的提高主要是由于不锈钢丝上负载的碳纳米管,可显著提高阴极的电化学活性,增加阴极的氧还原速率。 展开更多
关键词 碳纳米管 沉积物微生物燃料电池 不锈钢
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两种海洋细菌对海底沉积物微生物燃料电池产电效能及其阳极表面细菌群落的影响
7
作者 韩茵 李永霞 +2 位作者 李杰 唐磊 祁自忠 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第A01期36-42,共7页
从海底沉积物微生物燃料电池（Benthic microbial fuel cell，BMFC）模型的阳极表面分离得到了异养可培养优势细菌蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）LYX03和一株海洋新菌一海洋底泥食冷菌（Algoriphagus faecimaris ）LYX05，并分别加入B... 从海底沉积物微生物燃料电池（Benthic microbial fuel cell，BMFC）模型的阳极表面分离得到了异养可培养优势细菌蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）LYX03和一株海洋新菌一海洋底泥食冷菌（Algoriphagus faecimaris ）LYX05，并分别加入BMFC阳极表面；通过电压输出功率变化和变性梯度凝胶微生物指纹图谱技术结合16SrDNA序列分析，进一步研究其对BMFC产电效能和阳极表面菌群的影响。同时进一步探讨了葡萄糖和LB培养基对BMFC的产电效能和阳极表面菌群的影响。结果表明海洋底泥食冷菌和LB培养基的直接加入导致该电池模型的产电效能显著降低，而蜡样芽孢杆菌及其胞外DNA，葡萄糖的添加对输出电压无显著影响。海洋细菌和碳源的加入对电池阳极表面菌群的种类组成有较大的扰动，导致细菌种类多样性的降低，其中华丽杆菌（Chryseobacteriurn sp．）为易感种类。 展开更多
关键词 海洋细菌 微生物燃料电池 细菌群落
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沉积物微生物燃料电池的性能提升策略
8
作者 郭飞 史宗阳 罗惠芹 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期53-57,共5页
介绍了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)的工作原理,分析、讨论了SMFCs性能提升的策略,具体包括电极材料比选、电极表面修饰、电极构型优化、电池构型优化、运行环境改善、SMFCs堆栈、功率管理系统等,为研究S... 介绍了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)的工作原理,分析、讨论了SMFCs性能提升的策略,具体包括电极材料比选、电极表面修饰、电极构型优化、电池构型优化、运行环境改善、SMFCs堆栈、功率管理系统等,为研究SMFCs性能提升提供借鉴。 展开更多
关键词 沉积物微生物燃料电池 性能提升策略 黑臭水体及底泥修复
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外源添加物对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响 被引量：5
9
作者 英明 柳昭慧 +1 位作者 赵阳国 付玉彬 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期489-496,共8页
以天然海泥(BMFC-0)、外添加葡萄糖的海泥(BMFC-1)和外添加丹皮酚的海泥(BMFC-2)作为底物构建海底沉积物微生物燃料电池(BMFCs),研究外源添加物对BMFCs电池性能及电极性能的影响。结果表明,丹皮酚对海泥中微生物具有明显抑制作用,葡萄... 以天然海泥(BMFC-0)、外添加葡萄糖的海泥(BMFC-1)和外添加丹皮酚的海泥(BMFC-2)作为底物构建海底沉积物微生物燃料电池(BMFCs),研究外源添加物对BMFCs电池性能及电极性能的影响。结果表明,丹皮酚对海泥中微生物具有明显抑制作用,葡萄糖提高海泥中微生物的产电性能。通路状态下,BMFC-1的阳极电位低于BMFC-0,BMFC-2的阳极电位高于BMFC-0。电化学研究结果表明,BMFC-1阳极生物膜中产电菌电化学活性高于BMFC-0,而BMFC-2产电菌的电化学活性受到抑制;BMFC-1和BMFC-2的阳极相对动力学活性分别是BMFC-0的1.91倍和0.67倍。BMFC-1的平均输出功率密度为7.294m W/m2,分别是BMFC-0(0.875m W/m2)和BMFC-2(0.106m W/m2)的8.3和68.8倍。根据添加物对阳极表面生物膜电容特性影响的分析,提出阳极表面电容性质对电极及电池性能影响的独特机理。 展开更多
关键词 海底沉积物 微生物燃料电池 电化学性能 海泥 葡萄糖 丹皮酚
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腐殖酸和木质素磺酸钠对海底沉积物微生物燃料电池性能影响的比较研究 被引量：3
10
作者 侯路遥 周长阳 +4 位作者 陈岩 张怀静 衣昊鑫 宰学荣 付玉彬 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期36-41,共6页
沉积物有机质种类对海泥电池阳极和输出功率具有重要影响。腐殖酸和木质素磺酸钠是海洋天然存在的有机质和海泥细菌营养底物,本文通过向500g沉积物中分别添加2g腐殖酸(HA组)和木质素磺酸钠(Lignin组)比较二者对海底沉积物微生物燃料电... 沉积物有机质种类对海泥电池阳极和输出功率具有重要影响。腐殖酸和木质素磺酸钠是海洋天然存在的有机质和海泥细菌营养底物,本文通过向500g沉积物中分别添加2g腐殖酸(HA组)和木质素磺酸钠(Lignin组)比较二者对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响。结果表明,HA组和Lignin组阳极附近微生物数量分别提高到空白组的11.6和17.0倍。其循环伏安电容分别从70.455F/m^(2)(空白组)提高到265.152F/m^(2)(HA组)和704.199F/m^(2)(Lignin组);交换电流密度分别是0.411×10^(-3) mA/cm^(2)(HA组)和0.585×10^(-3) mA/cm^(2)(Lignin组)较空白组(0.385×10^(-3) mA/cm^(2))分别提高1.1和1.5倍;最大功率密度提高了1.6和1.9倍,分别达到438.578mW/m^(2)(HA组)和520.722mW/m^(2)(Lignin组)。上述结果表明腐殖酸和木质素磺酸钠均提高了海泥电池的阳极性能和输出功率,且木质素磺酸钠的影响更为显著。本研究将为海泥电池应用的海域选择和性能分析提供理论依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 海底沉积物 腐殖酸 木质素磺酸钠 电化学性能 输出功率
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改性电极微生物燃料电池对废水中Cr(Ⅵ)去除及产电性能研究
11
作者 吴卿 张颖 +2 位作者 刘睿怡 李倩男 彭森 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第8期2987-2996,共10页
以生活中常见的生物质废弃物-花生壳为电极材料,通过热解和氮掺杂对其进行改性并负载至石墨板电极上以作为微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)阴极。通过材料电化学表征、铬含量、细菌多样性及功能基因分析,评价MFC处理含Cr(Ⅵ)... 以生活中常见的生物质废弃物-花生壳为电极材料,通过热解和氮掺杂对其进行改性并负载至石墨板电极上以作为微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)阴极。通过材料电化学表征、铬含量、细菌多样性及功能基因分析,评价MFC处理含Cr(Ⅵ)废水效果及产电性能,考察花生壳生物质热解材料在MFC性能提升中的作用。以氮掺杂花生壳生物质热解材料为MFC阴极适于Cr(Ⅵ)质量浓度在50~1000 mg/L Cr(Ⅵ)废水处理,在Cr(Ⅵ)质量浓度为200 mg/L时可达到最高的电压输出和最大功率密度。在不同Cr(Ⅵ)质量浓度条件下,MFC装置阳极液中优势物种多为典型的产电菌,并在阳极的底物降解和发电的过程中发挥重要作用。不同Cr(Ⅵ)质量浓度对MFC装置阳极液功能基因的影响不显著,最具代表性的京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能类别多与阳极有机物降解及电子的产生和传递有关。氮掺杂花生壳生物炭热解材料电极MFC为高效、经济地还原水中Cr(Ⅵ)提供了一种选择。 展开更多
关键词 环境工程学 微生物燃料电池 花生壳生物炭 含铬废水 产电性能
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微纳米Mo_(2)C-C作为高性能微生物燃料电池的阳极电催化剂
12
作者 王俊 侯勇 《化学研究与应用》 北大核心 2025年第1期87-93,共7页
通过简单的溶液衍生前驱体和煅烧法成功制备了具有微纳米结构的Mo_(2)C-C复合材料,并用作微生物燃料电池(MFC)的高性能阳极电催化剂。形态和组成表征表明,制备的Mo_(2)C-C复合材料由Mo_(2)C和C组成,具有微/纳米颗粒结构。同时材料表面... 通过简单的溶液衍生前驱体和煅烧法成功制备了具有微纳米结构的Mo_(2)C-C复合材料,并用作微生物燃料电池(MFC)的高性能阳极电催化剂。形态和组成表征表明,制备的Mo_(2)C-C复合材料由Mo_(2)C和C组成,具有微/纳米颗粒结构。同时材料表面含有丰富官能团,有助于提高微生物在阳极表面的附着。电化学测试结果表明,Mo_(2)C-C复合材料对阳极/微生物之间的电荷转移具有出色的电催化活性。装有微纳米Mo_(2)C-C/CF阳极的MFC的最大功率密度为1.61 W·m^(-2),明显优于商用碳毡阳极。这项工作为高性能、环保MFC阳极电催化剂提供新思路。 展开更多
关键词 Mo_(2)C 微纳米材料 阳极 电催化 微生物燃料电池
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厌氧氨氧化污泥耦合小球藻的双生物微生物燃料电池处理养殖废水研究 被引量：1
13
作者 唐方毅 薛溢涵 +1 位作者 贾律伦 林云琴 《华南农业大学学报》 北大核心 2025年第2期222-229,共8页
【目的】利用厌氧氨氧化污泥和小球藻耦合构建双生物微生物燃料电池(DMFC),以期在产电的同时有效去除养殖废水中的高浓度氮磷和有机物,为养殖废水处理和生物能源制备提供新途径。【方法】将厌氧氨氧化污泥和模拟废水以体积比1∶4混合后... 【目的】利用厌氧氨氧化污泥和小球藻耦合构建双生物微生物燃料电池(DMFC),以期在产电的同时有效去除养殖废水中的高浓度氮磷和有机物,为养殖废水处理和生物能源制备提供新途径。【方法】将厌氧氨氧化污泥和模拟废水以体积比1∶4混合后投至阳极室,小球藻和BG-11培养基以体积比1∶4混合后加入阴极室,运行24 h后阳极开始出水,并将阳极出水加入阴极室中,保持恒温并设置光暗周期模式,监测电压及废水中氨氮、NO_(2)^(−)−N、NO_(3)^(−)−N、总磷质量浓度,可溶性化学需氧量(SCOD)和pH。【结果】厌氧氨氧化污泥和小球藻之间存在明显的电子交换,系统产电性能良好,DMFC稳定运行阶段正负峰值电压分别为45、−125 mV。氨氮质量浓度由1588.97 mg/L降至602.75 mg/L,去除率达62.07%;NO_(2)^(−)−N、总磷和SCOD去除率分别为88.62%、54.45%和63.72%。系统在pH为9.5的条件下能稳定运行。【结论】本研究成功构建了一个厌氧氨氧化污泥耦合小球藻的DMFC系统,该系统不仅能有效脱氮、除磷、降低有机物浓度,还能持续产电,是协同解决环境与能源问题的有效途径。 展开更多
关键词 厌氧氨氧化污泥 小球藻 微生物燃料电池 氨氮 总磷 可溶性化学需氧量 pH
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炭化木作为微生物燃料电池阳极处理造纸废水的特性
14
作者 郭佳琪 刘雪 +4 位作者 王睿文 李伟 罗沙 李淑君 杨晨辉 《林业工程学报》 北大核心 2025年第5期104-112,共9页
微生物燃料电池(MFC)是一种利用电活性微生物将有机物转化为电能的绿色、可持续生物电化学系统。然而,传统MFC阳极材料造价较高,MFC输出功率低等问题限制了MFC的应用和发展。以椴木为原料,通过一步炭化法制备出高性能炭化木(CW)阳极材料... 微生物燃料电池(MFC)是一种利用电活性微生物将有机物转化为电能的绿色、可持续生物电化学系统。然而,传统MFC阳极材料造价较高,MFC输出功率低等问题限制了MFC的应用和发展。以椴木为原料,通过一步炭化法制备出高性能炭化木(CW)阳极材料,旨在降低MFC的内阻,提升输出功率来优化其整体电化学性能,并探究了MFC在造纸废水处理中的应用。此外,还分析了炭化木阳极的微观形貌和结构特征对MFC电化学性能的影响。与传统商业碳布(CC)阳极相比,CW阳极继承了原木丰富的孔隙结构,具有较大的比表面积。在外接1000Ω负载条件下,CW阳极MFC的峰值输出电压为350 mV,是传统CC阳极MFC输出电压(70 mV)的5倍。此外,其输出功率最高可达169 mW/m^(2),约为CC最大输出功率(8.70 mW/m^(2))的19.43倍。在处理造纸废水时,CW阳极MFC的化学需氧量(COD)去除率达到了62%,而以CC为阳极时,其COD去除率仅为45%。CW阳极MFC的库伦效率为6.23%,是CC阳极MFC库伦效率(2.24%)的2.78倍,表明CW阳极MFC能够更有效地降解污水中的有机物并将其转化为绿色生物电能。采用椴木制备的炭化木阳极成本低,具备出色的电化学性能,并在处理造纸废水领域展现出优异的应用潜力。 展开更多
关键词 炭化木阳极 微生物燃料电池 微生物产电 造纸废水处理
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硫掺杂石墨烯阴极在微生物燃料电池中的性能研究
15
作者 刘丽华 许文锋 +4 位作者 贺琦 蓝瑞嵩 张倩 陈博彦 洪俊明 《工业水处理》 北大核心 2025年第4期133-138,共6页
通过水热法将硫原子掺杂到石墨烯结构中,利用单室反应器装置搭建微生物燃料电池(MFC)。采用硫掺杂石墨烯(S-rGO)、活性炭(AC)和炭黑(CB)作为阴极催化剂,选用不同的比例进行混合。发现m(AC)∶m(CB)∶m(S-rGO)为1∶0.25∶0.075时,MFC反应... 通过水热法将硫原子掺杂到石墨烯结构中,利用单室反应器装置搭建微生物燃料电池(MFC)。采用硫掺杂石墨烯(S-rGO)、活性炭(AC)和炭黑(CB)作为阴极催化剂,选用不同的比例进行混合。发现m(AC)∶m(CB)∶m(S-rGO)为1∶0.25∶0.075时,MFC反应器表现出最佳性能,最大输出电压为295 mV,功率密度为256 mW/cm^(2)。此外,S-rGO的极限电流密度为3.46 mA/cm^(2),高于rGO(3.22 mA/cm^(2)),表明S-rGO具有优异的电化学性能和稳定性。应对有机物冲击方面,S-rGO修饰的MFC能够提高污水的COD和TN的去除,相较于rGO,分别提升了2.5%和5.0%。因此,S-rGO是一种高效、稳定的MFC阴极催化剂,不仅能够提高MFC的电能转化效率,还能够提高MFC的污水处理能力,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 硫掺杂石墨烯 氧还原反应 微生物燃料电池
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人工湿地-微生物燃料电池组合技术强化污水处理效能研究
16
作者 仲玉杰 吴泽群 +2 位作者 李雨桐 马雨婷 荆肇乾 《应用化工》 北大核心 2025年第8期1980-1984,共5页
在污水处理领域,人工湿地技术已经广泛运用,但是其占地面积较大,并且有机污染负荷低、填料易堵塞等。为了进一步优化人工湿地的除污效能,越来越多的研究将人工湿地和微生物燃料电池技术进行耦合。对人工湿地-微生物燃料电池组合技术进... 在污水处理领域,人工湿地技术已经广泛运用,但是其占地面积较大,并且有机污染负荷低、填料易堵塞等。为了进一步优化人工湿地的除污效能,越来越多的研究将人工湿地和微生物燃料电池技术进行耦合。对人工湿地-微生物燃料电池组合技术进行了概述,探讨了系统对污染物的去除特性及影响因素,分析了产电性能和污染物去除的关系。人工湿地与微生物燃料电池组合技术强化了污水净化效果及产电效能,具有较好的推广应用前景。 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 污水处理 研究进展
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单室空气阴极微生物燃料电池电化学特性及阳极产电菌研究
17
作者 孙冬苟 夏举飞 +4 位作者 王廷旺 喻银凤 黄菊 孔德蓉 宁平 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第10期120-130,共11页
微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是一种将水中有机物代谢过程中释放的化学能直接转化为电能,并在实现废水净化的同时产出可利用能源的新技术。然而,MFC仍面临功率密度低、阳极材料昂贵、微生物电活性差等技术瓶颈,因此,深入挖... 微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是一种将水中有机物代谢过程中释放的化学能直接转化为电能,并在实现废水净化的同时产出可利用能源的新技术。然而,MFC仍面临功率密度低、阳极材料昂贵、微生物电活性差等技术瓶颈,因此,深入挖掘并筛选具备高效产电能力的阳极微生物,成为提升MFC性能的关键策略之一。构建了一种单室空气阴极MFC,具有启动迅速、运行稳定及电压输出重复性良好的特性。其最大输出电压为0.415 V,最大输出功率密度为990.17 mW/m^(3)。此外,在以5 mmol/L葡萄糖溶液作为底物时,化学需氧量(COD)的去除率高达93.6%。系统启动稳定后,通过阳极室生物膜的分离培养共获得5株优势产电菌。其中,微嗜酸寡养单胞菌(Pseudomonas sp.)为主要优势菌种,占总分离菌株的42.8%,其余4种次优势产电菌分别为维罗纳假单胞杆菌(Pseudomonas veronii)、变形假单胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)、台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)和小麦臭杆菌(Ochrobactrum tritici),各占14.3%。这5株产电菌均隶属于变形菌门(Proteobacteria),在以葡萄糖为唯一电子供体的条件下展现出电活性。本研究在揭示微生物燃料电池产电性能的同时,为后续电活性菌群构建与MFC系统优化提供了理论支撑和试验依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 空气阴极 输出电压 功率密度 产电细菌
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腐殖酸强化微生物燃料电池对钒污染土壤的修复
18
作者 周月 张雪松 +1 位作者 王丽丽 司友斌 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期265-272,共8页
为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其... 为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其电化学性能、土壤理化性质以及有机质组分的变化,重点研究了重金属钒在土壤中的迁移转化规律。结果表明:与SMFC-OC相比,SMFC-CC、SMFC-HA和SMFC-FA的电化学性能、钒的阴极富集率增加,其中SMFC-FA组的运行效果最佳,其输出电压稳定在669.32 mV左右,最大功率密度为40.08 mW/m^(2)。SMFC中钒主要在电迁移作用下实现了向阴极迁移,经SMFC修复后,土壤中钒的弱酸提取态逐渐转化为更加稳定的残渣态,其中添加富里酸使残渣态的钒从38%增加到54%。土壤中V5+在微生物和电场的作用下被还原为V4+,迁移至阴极后并富集,富里酸组富集率达到28.17%。此外,富里酸的存在导致电活性细菌数量、有机质和胞外聚合物的浓度增加,更有利于钒的迁移转化。综上,该研究揭示了腐殖酸强化微生物燃料电池的作用机制,为生物电化学技术在钒污染土壤修复中的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 腐殖酸 钒 土壤修复 电化学性能
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磷化MXene/聚吡咯水凝胶制备及其在微生物燃料电池中的应用
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作者 杨洋 张智淇 +1 位作者 曹洲 陈野 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第3期1055-1064,共10页
微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移,进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene/聚吡咯(MXene/PPy)水凝胶,采... 微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移,进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene/聚吡咯(MXene/PPy)水凝胶,采用NaH_(2)PO_(2)退火对制备的MXene/PPy水凝胶进行磷化改性,并以改性前后的水凝胶材料作为阳极,研究其电化学性能以及其组装的微生物燃料电池的性能。结果表明:多孔MXene/PPy水凝胶具有良好的电化学性能,而磷化改性可以使MXene暴露更多反应位点,电化学性能进一步提升。其中以特定磷化程度(NaH_(2)PO_(2)加入量为0.005 g/mL)的MXene-PPy水凝胶(P-MXene/PPy-5)作为电极材料时,面积比电容和交换电流密度分别提高至948.55 F/m2和0.73 mA/cm^(2),而电荷转移电阻下降至6.84Ω;其组装的微生物燃料电池与非磷化阳极微生物燃料电池相比,最大输出功率密度提升了49.62%,达7.87 W/m^(3),阳极蛋白质含量提升了37.53%,达59.07 mg/cm^(2)。研究结果为未来开发更高性能的微生物燃料电池提供了思路。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 二维过渡金属碳化物(MXene) 聚吡咯(PPy) 磷化 水凝胶
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氮掺杂茄子基生物炭制备微生物燃料电池阳极研究
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作者 田宇 王海曼 王贵强 《工业水处理》 北大核心 2025年第10期59-68,共10页
微生物燃料电池(MFC)的阳极是决定其性能的关键因素之一,为了提高传统碳布材料(CC)的生物相容性及生物电催化活性,以氮掺杂茄子基多孔生物炭(NEPC)对CC进行表面修饰,制备了不同氮掺杂比例的茄子基生物炭阳极(N_(x)EPC/CC)。当尿素和茄... 微生物燃料电池(MFC)的阳极是决定其性能的关键因素之一,为了提高传统碳布材料(CC)的生物相容性及生物电催化活性,以氮掺杂茄子基多孔生物炭(NEPC)对CC进行表面修饰,制备了不同氮掺杂比例的茄子基生物炭阳极(N_(x)EPC/CC)。当尿素和茄子粉末的质量比为2∶1时制备的电极N_(2)EPC/CC具有最佳的性能,电极形貌结构表征及元素形态分析结果表明其表面形成了致密的互联多孔网状结构,氮原子数分数高达12.21%;附着电活性生物膜后,N_(2)EPC/CC电极的电荷转移内阻为9.32Ω,较未挂膜阳极下降了44.3%,表明生物膜的附着提高了电极的导电能力及胞外电子传递速率;以N_(2)EPC/CC为阳极的H型双室MFC的最大功率密度及COD去除率分别为348.48 mW/m^(2)和(87.77±3.60)%,明显优于使用传统碳布阳极及其他氮掺杂比例的茄子基生物炭阳极。微生物群落分析表明,N_(2)EPC/CC阳极表面形成了以Geobacter(7.29%)及Candidatus_Competibacter(6.75%)等功能菌为优势菌群的微生物群落结构,具有较强的物种优势度,从而有利于强化N_(2)EPC/CC-MFC的产电性能及COD去除效能。 展开更多
关键词 茄子基生物炭 氮掺杂 微生物燃料电池 阳极 微生物群落
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