【正文】 C裝置串聯(lián)，各反應(yīng)室條件進(jìn)行獨(dú)立控制。微藻生物陽(yáng)極產(chǎn)氫產(chǎn)電MFC 的工業(yè)化瓶頸之一在于貴金屬催化電極（一般為鉑電極）的使用，此種電極成本高且不穩(wěn)定易中毒失活。例如沉積型MFC中就存在藻和細(xì)菌形成的生物膜，彼此之間形成增效關(guān)系。1964年Berk等 [6]已提出這一構(gòu)想并進(jìn)行研究，最近一些科學(xué)家也開始進(jìn)行此項(xiàng)研究。南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文6 微生物燃料電池的應(yīng)用前景 隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,能源消費(fèi)將逐年增加。到目前為止,雖然微生物燃料電池的發(fā)電效率仍然比較低，距離大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x [26]，但隨著微生物燃料電池技術(shù)在研制和開發(fā)應(yīng)用中取得不斷的進(jìn)展，相信其作為一種清潔、高效而且性能穩(wěn)定的電源技術(shù)，將逐漸走進(jìn)正式大型工業(yè)化應(yīng)用階段，使用微生物電池處理污水一方面可以為微生物燃料電池提供一個(gè)新的研究方向，另一方面，為處理污水，將無(wú)用資源轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮a(chǎn)能量的有用資源提供了新的發(fā)展方向。 本課題研究?jī)?nèi)容，目的及意義 本課題研究目的及意義研究已經(jīng)證明，幾乎所有的有機(jī)廢水都可以被用來(lái)產(chǎn)電，因此MFC技術(shù)可用于一切需要進(jìn)行有機(jī)廢水處理的領(lǐng)域，包括市政污水處理廠和產(chǎn)生高濃度廢水的工業(yè)（例如處理畜牧場(chǎng)或者食品加工廠的廢水等） ，在遠(yuǎn)離人群的駐地、工作站、潛艇及極端條件下的封閉和半封閉系統(tǒng)中也具有很好的應(yīng)用前景。南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文8第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法 實(shí)驗(yàn)材料 主要試劑及儀器 主要試劑表 21 實(shí)驗(yàn)主要試劑列表Table21 The main reagents used in the experiments試劑名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家鹽酸 分析純 AR 上海化學(xué)試劑有限公司氯化鈉 分析純 AR 上海中試化工總公司氯化銨 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠磷酸氫二鈉 化學(xué)純 CP 汕頭市西隴化工廠氫氧化鈉 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠磷酸二氫鈉 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠氯化鉀 分析純 AR 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司葡萄糖 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠B12 生物試劑 BR 上海市國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司VH 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司煙酸 化學(xué)純 CP 上?；菖d生化試劑有限公司VB5 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司VB6 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司B2 生化試劑 BR 上海惠興生化試劑有限公司VB1 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司CaCl212H 2O CaCl27H2O H3BO3 南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文12MgSO4 3MnSO4MFC 的啟動(dòng)通過(guò)定期更換陽(yáng)極液來(lái)完成，當(dāng) MFC 產(chǎn)電降至 50mV 左右視作一個(gè)周期結(jié)束，然后更換陽(yáng)極液再運(yùn)行一周期，持續(xù)更換陽(yáng)極液后待某一周期 MFC 產(chǎn)電穩(wěn)定視為啟動(dòng)結(jié)束，MFC 可進(jìn)行各因素實(shí)驗(yàn)。2H2O 10mLK2HPO4（2） 、功率密度 功率密度 P 為基于陽(yáng)極面積的功率，單位（ mW/m2)按公式計(jì)算：P=UI/A(A 為陽(yáng)極有效面積） 。 CODout 一反應(yīng)終止時(shí)陽(yáng)極液的 COD，mg/L。（2）Nafion117 質(zhì)子交換膜的處理 ：使用前在 %H2O2 中煮一小時(shí)，然后依次南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文14在蒸餾水、蒸餾水中煮沸一小時(shí)后，保存于蒸餾水中備用。南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文16010203040501020304050電壓(mV)運(yùn) 行 時(shí) 間 (h) 正 常 運(yùn) 行 期陰 極 加 藻 期 陰 極 換 載 鉑 電 極 期持 續(xù) 光 照 期圖 31 各周期輸出電壓的情況Figure31 The cycle of the output voltages 各周期陰極藻的生長(zhǎng)情況如圖 32 所示，陰極加藻期和陰極換載鉑電極期小球藻的生長(zhǎng)均表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，分析原因?yàn)殛帢O剛加入小球藻時(shí)，陰極電極碳?xì)只蜉d鉑碳紙會(huì)對(duì)小球藻有所吸附，因此導(dǎo)致初期溶液中的小球藻數(shù)量有所降低，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極電極上小球藻的吸附達(dá)到飽和，同時(shí)溶液中的小球藻亦開始生長(zhǎng)，所以后期小球藻 OD 值開始上升。表 31 各周期陽(yáng)極人工廢水的 COD 處理率Figure 31 Anode of the cycle of artificial wastewater treatment rate of COD運(yùn)行周期 內(nèi)阻（Ω）最大功率密度（mW/ ㎡）處理天數(shù) COD 處理率南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文18正常運(yùn)行期 18 %陰極加藻期 12 %陰極換載鉑電極期 12 %陰極持續(xù)光照期 10 % 各周期陰極溶氧的變化情況如圖 33 為 MFC 陰極正常運(yùn)行期的陰極溶氧的變化情況，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極溶氧呈持續(xù)下降趨勢(shì)，由初始 ；由圖 34 可知，當(dāng)陰極添加小球藻后溶氧亦呈現(xiàn)明顯的“光升暗降”趨勢(shì)，光階段溶氧最高達(dá) ，暗階段時(shí)則溶氧迅速降低，溶氧最低水平達(dá) ，電壓變化與溶氧變化趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明陰極溶氧是影響電壓變化的主要因素，后期表現(xiàn)出溶氧水平較高但電壓水平較低，則是因?yàn)殛?yáng)極底物消耗的原因所致；由圖 35 可以看出，當(dāng)陰極更換載鉑電極以后，溶氧與電壓的變化較陰極加藻期基本一致，同樣出現(xiàn)“光升暗降”現(xiàn)象，光階段溶氧最高達(dá)，暗階段時(shí)溶氧最低水平達(dá) ，與陰極加藻期相差不大；如圖 36，當(dāng)陰極由光暗間歇培養(yǎng)變?yōu)槌掷m(xù)光照培養(yǎng)時(shí)，溶氧值較波動(dòng)，但溶氧的平均水平較穩(wěn)定，大約為 。（3）MFC 陰極正常運(yùn)行期時(shí)的內(nèi)阻最大（為 ），最大輸出功率密度最低（ mW/㎡） ，陽(yáng)極人工廢水的 COD 處理率最低（為 %） ；陰極投加小球藻后，電池內(nèi)阻得到大幅度的降低，最大輸出功率密度及陽(yáng)極人工廢水的 COD 處理率均有了明顯的升高；陰極換載鉑電極后內(nèi)阻較陰極加藻期略有下降，但最大輸出功率密度有了大幅度的提高，為陰極加藻期的 9,1 倍，而陽(yáng)極人工廢水的 COD 處理率相差不大；最終陰極持續(xù)光照期內(nèi)阻最低（為 ），是正常運(yùn)行期的 倍，最大輸出功率密度達(dá)㎡， 是正常運(yùn)行期的 倍，陽(yáng)極人工廢水處理 10d 后的 COD 處理率為%。參考文獻(xiàn)23參考文獻(xiàn)[1], ，et Production，Consumption,and environmental pollution for sustainable development:ACase study in and Sustainable Energy Reviews，2022，12(6):1529 一 1561P[2]，21(4):9 一 11 頁(yè)[3] Rabaey K:Verstracte fuel cells:novel biotechnology for Energy .，:291 一 298P[4]Park D H. GREGORY Z J, Improved fuel cell and electrode designs for Producing electricity from mcrobial .，2022 ，81(3):348355P[5] , fuel cell using Enterobacter aerogenes Bioelectrochem Bioenerg 1989,21:25~32[6] Berk RS, Canfield JH. Bioelectrochemical energy conversion[J]. Appl Microbiol., 1964, 12:10–12.[7] Schenk P, ThomasHall S, Stephens E, Marx U, Mussgnug J, Posten C,Kruse O, Hankamer B. Second generation biofuels: Highefficiency microalgae for biodiesel production[J]. BioEnergy Res., 2022, 1(1):20–43.[8] Hui Chen(陳輝). Construction of sediment Microbial Fuel Cell and its power generation(沉積型微生物燃料電池的構(gòu)建及產(chǎn)電特性研究) [D].JiangSu: Jiangnan University( 江南大學(xué)), 2022 [9] Strik D P B T B, Terlouw H, Hamelers H V, Buisman C J. Renewable sustainable biocatalyzed electricity production in a photosynthetic algal microbial fuel cell (PAMFC)[J]. Appl Microbiol Biotechnol., 2022, 81:659–668.[10] Rosenbaum M, Agler M T, Fornero J J, Venkataraman A, Angenent LT. Integrating BES in the wastewater and sludge treatment line. In Bioelectrochemical Systems: From Extracellular Electron Transfer to Biotechnological Application[C]. Edited by Rabaey K, Angenent LT, Schro168。en J, Scholz F. A generation of microbial fuel cell with current outputs boosted by more than one order of magnitude[J]. Angew Chem Int Ed., 2022, 115:2986?2989. [20] Harnisch F, Schro168。 2022:393–408.[11] Tanaka K, Tamamushi R, Ogawa T. Bioelectrochemical fuelcell operated by the cyanobacterium, Anabaena variabilis[J]. J Chem Technol Biotechnol., 1985, 35B:191–197.[12] Tanaka T, Kashiwagi N, Ogawa T. Effect of light on electrical ou