【正文】 tput of bioelectrochemical fuelcells containing Anabaena variabilis M2: Mechanism of the postillumination burst[J]. 南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文24J Chem Technol Biotechnol., 1988, 42:235–240.[13] Yagishita T, Horigome T, Tanaka K. Effects of light, CO2, and inhibitors on the current output of biofuel cells containing the photosynthetic anism Synechococcus sp[J]. J Chem Technol Biotechnol., 1993, 56:393–399.[14] Yagishita T, Sawayama S, Tsukahara K I, Ogi T. Performance of photosynthetic electrochemical cells using immobilized Anabaena variabilis M3 in discharge/culture cycles[J]. J Ferment Bioeng., 1998, 85:546–549.[15] Gorby Y A, Yanina S, McLean J S, Rosso K M, Moyles D,Dohnalkova A, Beveridge T J, Chang I S, Kim B H, Kim K S et al. Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensis strain MR1 and other microanisms[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2022, 103:11358–11363.[16] Yongjin Zou, John Pisciotta, R. Blake Billmyre, Ilia V. Baskakov. 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Nature, 1939, 143:204?205.[19] Schro168。 展望近年來，光合微生物燃料電池的研究開始復興，其中尤以微藻型微生物燃料電池占為主導，而其中的微藻生物陰極型MFC 因可以同時實現(xiàn)污水處理、零碳排放、 CO2捕捉、太陽能捕獲及電能、生物柴油、藻體殘渣等有價回收的多重效果，再度成為一大研究熱點。(mg/L)運 行 時 間 (d) 溶 氧圖 33 正常運行期陰極溶氧的變化情況Figure 33 Normal operation of the cathode changes in dissolved oxygen第三章 結(jié)果與討論190501015020250305101520 溶 氧電 壓運 行 時 間 (d)溶氧值(mg/L) 024068012022601820電壓(mV)圖 34 加藻期陰極溶氧與電壓的變化情況Figure 34 Plus algae and voltage of the cathode changes in dissolved oxygen05010150202503051015202530 溶 氧電 壓運 行 時 間 (h)溶氧值(mg/L) 50150250350450電壓(mV)圖 35 換載鉑電極期陰極溶氧與電壓的變化情況Figure 35 Pt electrode for dissolved oxygen and voltage of the cathode changes05010150202505101520 溶 氧電 壓運 行 時 間 (h)溶氧值(mg/L) 50150250350450電壓(mV)南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文20圖 36 持續(xù)光照期陰極溶氧與電壓的變化情況Figure 36 Constant illumination of the cathode voltage changes in dissolved oxygen 第四章 結(jié)論與展望21第四章 結(jié)論與展望 結(jié)論本文利用自行創(chuàng)新設(shè)計的陰極利于小球藻生長的 MFC 反應(yīng)器作為實驗模型，首先以正常陰極液對其進行啟動運行，待陽極產(chǎn)電菌富集成熟，電池產(chǎn)電穩(wěn)定以后分別考察了陰極正常運行期、陰極加藻期、陰極換載鉑電極期、陰極持續(xù)光照期這四個不同周期運行條件下該 MFC 的產(chǎn)電情況、陰極小球藻的生長情況、陰極溶氧情況及陽極人工廢水的COD 處理情況，得出主要結(jié)論如下： （1）當陰極投加小球藻后，MFC 的輸出電壓呈現(xiàn) “光升暗降”的規(guī)律波動，光階段的平均輸出電壓及最大輸出電壓分別為 、 ，分別為陰極正常運行期時的 倍和 倍，有了明顯的提高；陰極換載鉑電極后輸出電壓變化規(guī)律同陰極加藻期，但是產(chǎn)電水平較之有了更大幅度的提高，光階段平均輸出電壓為 460mv，最大輸出電壓為 ，分別為陰極加藻期的 倍和 倍；陰極持續(xù)光照后產(chǎn)電不再出現(xiàn) “光升暗降”的變化規(guī)律，而是緩慢持續(xù)下降，最大輸出電壓為 。實驗說明，將小球藻放至 MFC 的陰極室進行培養(yǎng)，并不會對其造成毒害，小球藻生長情況良好。單面載鉑） ，考察電池的產(chǎn)電情況、陰極藻液的生長及溶氧情況、陽極人工廢水的處理情況；（5）MFC 陰極持續(xù)光照期：待上一周期產(chǎn)電水平開始下降后，更換陽極液，更換陰極藻液（初始 OD=） ，將陰極藻的間歇光暗培養(yǎng)改為持續(xù)光照，考察電池的產(chǎn)電情況、陰極藻液的生長及溶氧情況、陽極人工廢水的處理情況；第三章 結(jié)果與討論15第三章 結(jié)果與討論 各周期輸出電壓的情況如圖 31 所示為各周期 MFC 的產(chǎn)電情況，當 MFC 陰極正常運行期時，輸出電壓在14h 后達到 90mv，之后電壓繼續(xù)上升至最大輸出電壓 100mv，然后電池平均產(chǎn)電水平維持在 90mv 左右，持續(xù)時間約 244h 左右，接著電池產(chǎn)電水平緩慢下降，在平均電壓為80mv 左右維持了 149h 左右后，電壓開始持續(xù)下降至 50mv 左右；MFC 陰極投加小球藻后，電壓出現(xiàn)明顯的“光升暗降”的規(guī)律波動，即小球藻光照階段電壓上升，暗培養(yǎng)階段電壓下降，分析原因為，在光照階段小球藻進行光合作用釋放氧氣，加快了陰極的氧還原速率，因此產(chǎn)電水平得以提高，而在暗培養(yǎng)階段，小球藻因為呼吸作用需要消耗大量的氧氣，因此陰極液中溶氧水平下降，電池產(chǎn)電被抑制，導致電壓下降。 pH 值通過上海盛磁 pH 計測定。MFC 應(yīng)用于廢水處理，因此 MFC 對廢水的處理效果同樣是衡量 MFC 性能的重要參數(shù)。7H2O 10mLNa2CO3 10mL微量金屬元素母液 1mL維生素 測定指標及方法（1） 、電壓和電流實驗過程中，微生物燃料電池的電壓由南京賀普 HPXY8B 數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)自動記錄存儲。5℃）下運行，電池負載 1000 歐，陽極液初始 COD=1000mg/L。2H2O Na2Wo46H2O CuSO4南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文10圖 21 小球藻生物陰極型微生物燃料電池體系示意圖Figure 21 Chlorella Bio cathode microbial fuel cell system schematic 實驗方法 MFC 的接種及啟動運行實驗以長期運行 MFC 陽極出水及陽極碳氈上附著的生物膜為 MFC 陽極菌種來源，陽極出水接種量為 200mL。此MFC技術(shù)一旦進入市場化運作，將會對能源和環(huán)境問題的解決帶來不可估量的作用和社會價值。在采用污水作為原料的MFC中，通過陽極的微生物修飾，將有效提高電池的輸出功率 [27,28]，同時對MFC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的不斷改進優(yōu)化，從而提高性能降低生產(chǎn)運行成本，也是目前其發(fā)展改進的一個大趨勢。為了使人類使用的能源能穩(wěn)定持久的供應(yīng),為了保護地球生態(tài)環(huán)境,近一段時間以來,新能源的研制開發(fā)受到普遍的重視，各國都在加快步伐開發(fā)代替現(xiàn)有能源的清潔能源。首先對小球藻陰極半電池的可行性進行驗證：以亞鐵氰化鉀作為陽極半電池電子供體的條件下構(gòu)建的小球藻生物陰極型MFC，獲得70mv輸出電壓、(以陰極表面積計) 功率密度、( 以干藻重計 )電流輸出；隨后陽極以Saccharomyces cerevisiae(釀酒酵母菌 )發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)乙醇，陰極光合培養(yǎng) Chlorella vulgaris的方式構(gòu)建了一個兩極完全微生物燃料電池， ，分析結(jié)果表明相對于陽極酵母菌的快速生長，陰極小球藻的緩慢生長速率是產(chǎn)電的主要限制因素；以上述研究為基礎(chǔ)，提出了以某生物乙醇制造廠已有發(fā)酵罐作為MFC電池系統(tǒng)的陽極半電池，在其周圍建立小球藻光生物反應(yīng)器陰極半電池的MFC綜合系統(tǒng)項目設(shè)想，并進行了應(yīng)用策劃和經(jīng)濟可行性分析評估。分析結(jié)果證明正是微藻等光合自養(yǎng)微生物產(chǎn)生的有機物供給了異養(yǎng)微生物的生長及產(chǎn)電，但光合作用的產(chǎn)物O 2也會對異養(yǎng)產(chǎn)電微生物的產(chǎn)電有所抑制。 藻菌協(xié)同產(chǎn)電方式藻菌協(xié)同產(chǎn)電是光合自養(yǎng)的微藻與異養(yǎng)產(chǎn)電的微生物一起在MFC陽極室中光照培養(yǎng)，微藻光合作用產(chǎn)生的有機物(例如分泌的多糖)供給異養(yǎng)產(chǎn)電微生物進行氧化分解，MFC通過這種藻菌增效的方式進行產(chǎn)電。h(以培養(yǎng)室體積計)。此MFC中H2/H+(電極催化 H2氧化產(chǎn)生H +和電子)承擔了電子介體的作用，將微生物細胞代謝產(chǎn)生的電子傳遞給陽極電極，1964年Berk等 [6]對這一過程進行過驗證。Zou等 [16]利用一單室MFC 接種含藻淡水