《生物燃料电池》PPT课件

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1、生物燃料电池报告人：聂晓静学号：21418105院系：环境学院2021/8/26大连理工大学2生物燃料电池的研究背景1微生物燃料电池的原理2微生物燃料电池的现实应用3结语与展望4目录一、生物燃料电池的研究背景2021/8/26大连理工大学由于现代经济全速发展，全球化石能源面临短缺问题：石油约40年天然气约67年煤炭约167年化石燃料的燃烧对环境的影响2021/8/26大连理工大学化石燃料的的使用大气污染：酸雨，光化学烟雾，温室效应等土壤污染：重金属沉积等水环境污染：含矿废水2021/8/26大连理

2、工大学因此，寻求可再生的新能源已引起广泛的关注，微生物燃料电池(microbialfoulcells,MFC)是一种可以实现能量转换及产能的新概念的装置。在此情况下微生物燃料电池作为一种可利用有机废物产能的装置正走向世界能源的舞台。微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。二、微生物燃料电池的原理2021/8/26大连理工大学典型的MFC系统由阳极室、阴极室、质子交换膜(Protonexchangemembrance，PEM)构成，质子交换膜将阳极室和阴极室分隔开。将阳

3、极室控制为厌氧环境，而阴极室一般为开放环境。微生物燃料电池即是利用阳极室内细菌作为催化剂，通过细菌降解有机物产生电子和质子，产生的电子先传至细胞外，经纳米导线或中间体传输至阳极，再经过外电路负载到达阴极，在阴极与电子受体结合，由此产生电能；质子从阳极室通过质子交换膜到达阴极，在阴极与氧气或是其他物质结合，完成电池内的电荷传递。以葡萄糖为阳极室基质，氧气为阴极电子受体的MFC原理图见图1-1。2021/8/26大连理工大学图1-1微生物燃料电池原理图[1]2021/8/26大连理工大学阳极半反应：阴

4、极半反应：微生物燃料电池的基本原理打破了微生物呼吸链电子的传递方向，利用电极作为细胞呼吸过程的终端电子受体，把电子从细胞内引到了细胞以外的外界环境，进而延伸到整个电池结构体系中，实现了化学能向电能的转变。微生物燃料电池的优点：2021/8/26大连理工大学燃料的广泛MFC可以利用多种物质进行产电，例如乳酸，葡萄糖，生活污水。操作条件温和而无污染。MFC—般在常温、常压及中性条件下工作。唯一产物为水。成本较低MFC的构建材料廉价易得，工作条件温和三、微生物燃料电池的现实应用2021/8/26大连理工

5、大学微生物燃料电池是一种很具应用前景的技术，与普通的燃料电池相比，其更加环保，来源更为广泛；与普通的污水处理技术相比较，在处理污水的同时还能额外获得能量。尤其在目前能源供应问题日益凸显，环境污染日益严重的今天，微生物燃料电池技术更显示出无法比拟的优越性。另外有学者在固体介质如土壤、底泥中应用MFC技术，发现植物生长过程中根系分泌物对微生物的刺激作用可以使电流输出功能功率提高7倍[7]。微生物燃料电池在废水处理中的应用2021/8/26大连理工大学传统废水处理工艺需求能量较高，随着全球经济的高速发展

6、，能源危机已成为当今国际社会共同面临的重大问题。因此，寻求低能耗、无污染或少污染、经济效益好的废水处理工艺是水污染控制领域亟需研究解决的重要课题。在美国，每天会产生126千万升的污水，用传统的方法处理这些污水就会消耗3%的产电量。每立方米污水需要消耗大概0.6kwh的能量，其中一半用于好氧微生物的的氧补给。而每立方米的污水含有2kwh的化学能。若生物燃料电池的成本控制在合适的范围内，污水处理装置就可以作为能量的产出装置[2]。2021/8/26大连理工大学化工废水极高的COD、高盐度、对微生物有毒

7、性。MFC处理制药废水抗氧化性强，对微生物生长的抑制性强，难以生物降解。垃圾渗滤液BOD5和COD浓度高、重金属含量较高、氨氮的含量较高。研究表明，以下废水都可以用MFC技术得到很好的处理[3]。MFC在固体废物堆肥中的应用2021/8/26大连理工大学有学者在固体介质如土壤、底泥中应用MFC技术，发现植物生长过程中根系分泌物对微生物的刺激作用可以使电流输出功能功率提高7倍。接下来介绍MFC技术新的应用方向，在堆肥处理固体有机废物过程中构建MFC，将堆肥中产生的生物能转变为电能。利用MFC可将堆肥

8、中的废气和废液进行二次生物处理，在减轻或消除毒害的同时产生易于利用的电能，具有重要的实际意义。微生物燃料电池在有机废物的处理中具有无污染和产能的优势，在固体废物堆肥中的应用与溶液和废水中相比又体现出新的特点。2021/8/26大连理工大学固体废物堆肥微生物燃料电池的特点：与废水作为底物的MFC相比，堆肥产电过程不需要频繁更换底物，为产电菌的富集和生长提供了更加稳定的外部环境。由于堆肥的物料有机质含量高，在长时间内可以提供持续稳定的电流输出，具有较大的市场潜力。相对于废水需要外加热量