【正文】 ular hydrogen in green algae[J]. Nature, 1939, 143:204?205.[19] Schro168。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). 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Edited by Rabaey K, Angenent LT, Schro168。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 。（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。（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） 。MFC 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)。12H 2O CaCl2 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。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。原位產(chǎn)氫產(chǎn)電是直接在陽(yáng)極室中培養(yǎng)微藻進(jìn)行產(chǎn)氫，利用電極催化氧化H 2產(chǎn)電；異位產(chǎn)氫產(chǎn)電則是將微藻光合產(chǎn)氫反應(yīng)器與MFC裝置串聯(lián)，各反應(yīng)室條件進(jìn)行獨(dú)立控制。研究還觀察到：當(dāng)在陽(yáng)極室進(jìn)行微藻光暗間歇培養(yǎng)時(shí)，暗培養(yǎng)階段的輸出功率有所增加，藻細(xì)胞胞內(nèi)碳儲(chǔ)存(糖原) 被氧化分解；而在光培養(yǎng)階段，藻體光合作用釋放氧氣限制了功南京工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文4率輸出，胞內(nèi)碳儲(chǔ)存增加 [11,14]。異位利用方式則是將微藻光生物反應(yīng)器與MFC 進(jìn)行耦聯(lián)，藻液由光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)后再通入MFC陽(yáng)極室進(jìn)行利用。直到近幾年，微藻和MFC技術(shù)的分別發(fā)展，以及太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)的研究，微藻型MFC又重新獲得研究者們的關(guān)注。釋放的電子在微生物作用下通過(guò)電子傳遞介質(zhì)轉(zhuǎn)移到電極上。而這些問(wèn)題的產(chǎn)生，均與能源的開采、加工或利用有著密切的關(guān)系 [1]。20世紀(jì)50年代以后石油危機(jī)的爆發(fā)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成了巨大影響，國(guó)際輿論開始關(guān)注起世界“能源危機(jī)”問(wèn)題。因此，世界各國(guó)在能源的戰(zhàn)略和政策上更加強(qiáng)調(diào)能源與環(huán)境的關(guān)系，更加注意環(huán)境保護(hù)的重要性 [2]。隨著陽(yáng)極區(qū)有機(jī)物的不斷氧化和陰極反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，在外電路獲得持續(xù)的電流。微藻是一種單細(xì)胞綠色植物，其生長(zhǎng)速度快、占地面積小并且不與農(nóng)作物競(jìng)爭(zhēng)土地，藻體富含葉綠素、蛋白質(zhì)、碳水化合物、油脂等，少木質(zhì)素和纖維素 [7]。 微藻生物陽(yáng)極型MFC 微藻生物陽(yáng)極型MFC是在陽(yáng)極室中利用微藻直接產(chǎn)電，或是協(xié)同產(chǎn)電微生物共同產(chǎn)電。何輝等 [17]考察了小球藻(Chlorella vulgaris )陽(yáng)極產(chǎn)電的性能，對(duì)實(shí)際污水的COD去除率為40%；分析電子的產(chǎn)生由兩部分組成，一是小球藻光解水產(chǎn)生，二是細(xì)胞代謝光合作用產(chǎn)生的碳水化合物，由細(xì)胞膜外累積的細(xì)胞色素失去電子給陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)式如下：光合作用： (1)22OCHCOhv?? ???光解水： (2) ????? e/122光 解 代謝作用： (3)??????? eHCismMicrogan422 微藻產(chǎn)氫產(chǎn)電方式生物制氫是當(dāng)今生物質(zhì)能源利用中的一大研究熱點(diǎn)?？傮w而言目前將微藻產(chǎn)氫與MFC 產(chǎn)電過(guò)程相耦合的研究報(bào)道還比較少。 微藻生物陰極型MFC將微藻放置MFC陰極室培養(yǎng)，光合作用產(chǎn)生的 O2可以加速陰極室的氧化還原速率；同時(shí)可吸收利用MFC陽(yáng)極室反應(yīng)釋放出的 CO2，或?qū)χ苓叚h(huán)境中的CO 2進(jìn)行捕捉；若選擇能源型或經(jīng)濟(jì)價(jià)值型微藻，還可進(jìn)行藻體的有價(jià)回收，降低MFC成本，可謂一舉多得。微生物燃料電池作為一種新能源，其發(fā)電技術(shù)正引起各國(guó)科學(xué)家注目并被積極地著手進(jìn)行優(yōu)化改善。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容本文利用自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的陰極利于小球藻生長(zhǎng)的MFC反應(yīng)器作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，首先以正常陰極液對(duì)其進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行，待陽(yáng)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(yùn)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(gè)不同周期運(yùn)第一章 文獻(xiàn)綜述7行條件下該MFC的產(chǎn)電情況、陰極小球藻的生長(zhǎng)情況、陰極溶氧情況及陽(yáng)極人工廢水的COD處理情況，為能源微藻生物陰極型MFC 的研究提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。5H2O FeSO4小球藻生物陰極型 MFC 培養(yǎng)條件（除實(shí)驗(yàn)因素外）統(tǒng)一光強(qiáng) 2022lux，光暗間歇（12:12） ，陰極液配方在普通 MFC 陰極液的基礎(chǔ)上添加 BG11 培養(yǎng)基成分，其具體組成如下表：表 25 BG11 培養(yǎng)基成分表Table25 The BG11 mediumBG11 培養(yǎng)基成分 濃度NaNO3 2g/LCaCl2以化學(xué)需氧量 COD 為例，所謂去除率，用公式表示為:E=（CODin —CODout）/CODin式中：CODin 一反應(yīng)開始時(shí)陽(yáng)極液的 COD，mg/L。電池在光階段的平均電壓為 ，最大輸出電壓為 ，分別為陰極正常運(yùn)行期時(shí)的 倍和 倍，暗階段最小輸出電壓則為 ；陰極換載鉑電極后，電池輸出電壓于 4h 迅速升到 ，之后重復(fù)上一周期的“光升暗降 ”現(xiàn)象，光階段平均輸出電壓為460mv，最大輸出電壓為 ，分別為上一周期的 倍和 倍，較上周期有了大幅度的升高，說(shuō)明陰極更換載鉑電極以后能更有效的催化氧還原反應(yīng)，提高電池產(chǎn)電能力；當(dāng)將陰極小球藻光暗間歇培養(yǎng)變?yōu)槌掷m(xù)光照培養(yǎng)時(shí)，電壓由初始的 迅速于17h 降至 ，然后又在 2h