最新微生物燃料电池课件PPT课件 28页

'微生物燃料电池课件 微生物燃料电池的原理微生物燃料电池的最新研究进展相关文献 3.吃肉的机器人（gastrobot）是一种通过分解有机物质作为能源驱动力的机器人。基于微生物燃料电池（MFC）技术的吃肉机器人如下图所示的是一种吃肉机器人，它所依靠的正是典型的微生物燃料电池技术，可将食物的能源转化为电流。以葡萄糖溶液作为基础燃料，利用发酵来起作用。这种基于微生物燃料电池的吃肉机器人，主要包括以下几个必要部件：生物催化剂，氧化还原反应的中介物；一个阳离子交换隔膜；电极；阴极氧化反应物（例如图中的铁氰化物ferricyanide）。 Electricitygenerationusingmicrobialfuelcells利用微生物燃料电池发电的研究Y.Mohan,S.ManojMuthuKumar,D.Das∗DepartmentofBiotechnology,IndianInstituteofTechnology,Kharagpur721302,IndiaReceived20June2007;accepted9July2007 背景知识和研究目的Mediatortype,concentration,pHandsometimesevenmixtureofthethreeplayanimportantroleintheanodepotentialfixing.微生物燃料电池的性能受很多因素的影响，诸如介体的类型、介体的浓度、pH值等。 Inthisstudy,wehaveexaminedtheeffectofdifferentelectronmediators,concentrationofthemediator,ionicstrengthofthemediumandthesurfaceareaofthesalt-bridgeincontactwiththeanodeandcathodechambersonthepowergenerationinMFCs.目的：研究不同的电子介体、介体浓度、介质中的离子强度和盐桥的表面积对微生物燃料电池性能的影响。 介体介绍氧化还原介体是电子传递的关键环节，充当介体应具备如下条件：①容易通过细胞壁；②容易从细胞膜上的电子受体获取电子；③电极反应快；④溶解度、稳定性等要好；⑤对微生物无毒；⑥不能成为微生物的食料。一些有机物和金属有机物可以用作微生物燃料电池的氧化还原介体，其中，较为典型的是硫堇、Fe（Ⅲ）EDTA和中性红等。 MaterialsandmethodsDesignandoperationofMFC阴极、阳极室：500ml的玻璃瓶，侧面开口（直径0.8cm），由盐桥（长8cm，直径0.7cm）连接，置于室温28℃左右。电极：石墨棒（长4.5cm，直径0.7cm）电路：铜线连接两个电极，电阻，万用表等菌种：EnterobactercloacaestrainIIT-BT08培养基：400ml无菌MYG，MYG(Maltextract1%,Yeastextract0.4%,Glucose1%)，按10%的量接菌，阳极室通入氩气排净氧气。介体：methylviologen(MV)-甲基紫罗碱和methyleneblue(MB)-甲基蓝，MV浓度，0.05，0.1，0.5mM；MB浓度，0.01，0.03，0.05，0.08mM.NaCl用来增加离子强度，浓度为100，25，10mM盐桥：2%的琼脂和饱和KCl（37g/100ml）溶液阴极：不断通入氧气。 Datacaptureandanalysis电压和电流用万用表测量最大功率用公式计算：Pmax=Vmax×IV代表最大开路电压，电流为对应值功率密度用公式Pmax/A计算，A代表阳极的表面积，电流密度用公式Imax/A计算。 结果和讨论-MV不同浓度的实验图一MV做电子介体，浓度为0.1mM，最大电压为0.4V。之后改变浓度从0.1变为0.05和0.5，发现对最大电压没有影响。但没有检测到电流。 MB不同浓度的实验图二浓度为0.05mM，有最大电压为0.37V；浓度为0.03mM时，最大电流为56.7uA；最大功率为19.2uW.对应的功率密度和电流密度为9.33mW/m2和27.59mA/m2.（见下图和表） 离子强度实验然后用0.03mM的MB做下一步的实验。Similarly,maximumpowerwasobservedwhen10mMNaClconcentrationwasused.浓度为10mM时观察到有最大功率。A100mMconcentrationsloweddownthegrowthofthestrainintheanodechamber。浓度为100mM时减慢了菌株生长。25mMNaClgeneratedlesspowercomparedwith10mMNaCl。25mM时比100mM产电量要少。Nocurrentwasdetectedintheabsenceofsaltinthemedium.没有盐存在时监测不到电流。 ThisfurthercorroboratedthefactthattheionicstrengthofthemediaintheMFCaffectstheperformanceoftheMFC.证实了离子强度可影响MFC的性能。Additionofthesaltprobablyincreasestheconductivityofthemediumbydecreasingtheinternalresistance;thus,highercurrentgenerationwasobservedwhensaltwasaddedinthemedium.可能通过减小内阻增加导电性。 surfaceareaofthesaltbridge盐桥表面积实验Whenthesurfaceareaofthesaltbridgeincontactwithanodeandcathodechamberswasincreasedfrom0.4to15.9cm2,analmostproportionateincreaseinthemaximumpowergenerationwasobserved.盐桥表面积从0.4增加到15.9cm2时，最大功率增加。Arelativelyhigherpowerdensityof236mW/m2andcurrentdensityof666.7mA/m2wereseen.电流密度和功率密度较高。Increasedsurfaceareamighthaveprobablyassistedinefficienttransferoftheprotonsfromtheanodechambertothecathodechamber,thusallowingthecircuittobecompletedatafasterrate.表面积增加可能有助于质子的有效传递。 Conclusions结论SaltbridgeMFCisthesimplestbiologicalfuelcellthatcanbedesignedandstudied.盐桥MFC在设计和研究中是最简单的生物燃料电池。TheperformanceoftheMFCdependsonthetypeofmediator,mediatorconcentration,ionicstrengthandsurfaceareaofthecationexchangerincontactwiththeanodeandcathodechamber.MFC的性能受很多因素的影响，诸如介体的类型、介体的浓度、离子强度等。AllthesefactorsneedtobeoptimizedformaximizingthepowergenerationinanytypeofMFC.为了最大化产电，影响因素需要优化。 问题与展望生物燃料电池自身潜在的优点使人们对它的发展前景看好，但要作为电源应用于实际生产与生活还比较遥远。其主要原因是输出功率密度远远不能满足实际要求。制约生物燃料电池输出功率密度的最大因素是电子传递过程。 尽管生物燃料电池经数十年研究仍距实用遥远，燃料电池研究从上世纪90年代初又成为热门领域，现在仍在升温阶段。几种燃料电池已经处在商业化的前夜。另外，近20年来生物技术的巨大发展，为生物燃料电池研究提供了巨大的物质、知识和技术储备。所以，生物燃料电池有望在不远的将来取得重要进展。 微生物燃料电池的发展任重道远！技术尚未成熟，我们仍需努力！谢谢大家！ Theyearof2008iscoming…祝大家在新的一年里和气致祥，身体健康，家庭康泰，万事如意！ 结束语谢谢大家聆听！！！28'