科技想要什么--讀書筆記五篇-在線瀏覽
2024-10-25 11:24本頁面
【正文】 機(jī)底物氧化，這個(gè)過程要伴隨電子和質(zhì)子(NADH)的釋放；釋放的電子在微生物作用下通過電子傳遞介質(zhì)轉(zhuǎn)移到電極上；電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到陰極區(qū)，同時(shí)，由NADH釋放出來的質(zhì)子透過質(zhì)子交換膜也到達(dá)陰極區(qū)；在陰極區(qū)，電子、質(zhì)子和氧氣反應(yīng)生成水，隨著陽極有機(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[3]。雖然微生物利用有機(jī)物的效率是比較高的，但是影響功率密度的因素卻非常多，導(dǎo)致最終MFC的功率密度很小。其中最主要的因素有電極材料、電極距離與面積、緩沖溶液、質(zhì)子交換膜，下面我將詳細(xì)討論一下如何改變這些影響因素來提高電子、質(zhì)子傳遞速率。陽極材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性、較強(qiáng)的耐腐蝕性、較大的比表面積和較高的生物相容性等特點(diǎn)[1]。對(duì)陰極材料的要求類同于陽極，但以氧氣為陰極電子受體時(shí)，陰極表面常需負(fù)載Pt等貴金屬催化劑以提高氧氣的還原效率[1]。然后是緩沖液，很顯然，緩沖液對(duì)電子、質(zhì)子的傳遞效率影響很大，若緩沖液選擇不恰當(dāng)，那么電子將很難由微生物表面轉(zhuǎn)移到電極上，質(zhì)子也難以從陽極區(qū)轉(zhuǎn)移到陰極區(qū)。不過我想到的是，既然緩沖液對(duì)電池影響那么大，如果不用緩沖液的話，那不就能大大地加快傳質(zhì)速率了嗎？我覺得可以把微生物附著在電極上，微生物的膜直接與電極相接觸，要做到這種程度，電極材料必須與微生物有良好的相容性。接著是質(zhì)子交換膜，膜的主要功能是讓質(zhì)子（或其他陽離子和陰離子）通過，形成電流，同時(shí)阻隔陰極室和陽極室，防止陰極氧化劑和陽極燃料直接接觸，提高庫侖效率。質(zhì)子交換膜對(duì)MFC的影響和緩沖液是一樣的，不過它還具有隔離陰陽兩極室，防止氧化劑與燃料的接觸，增加膜面積是提高傳質(zhì)效率的一種手段，但我的想法還是和緩沖液的處理方法一樣，舍去質(zhì)子交換膜，既能提高電池效率，又能節(jié)省資金開銷。在這方面已有進(jìn)展了，Liu等用無質(zhì)子交換膜的MFC處理污水時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)去掉PEM后，減少了內(nèi)阻，功率密度上升到494mW/m2，為有質(zhì)子交換膜的5倍，無膜MFC在近年得到很大發(fā)展[4]。無膜的MFC可以通過降低投資、削減膜購買及維持的費(fèi)用來提高廢水處理工藝的經(jīng)濟(jì)可行性。例如可將MFC植入人體中作為起搏器電源，直接以人體內(nèi)的有機(jī)物為燃料，只要不損壞，幾乎能夠終生使用。倘若能夠聯(lián)合MFC和氫燃料電池，利用MFC產(chǎn)生氫氣，那么關(guān)于氫氣的產(chǎn)生及儲(chǔ)運(yùn)就可以一次性解決，危險(xiǎn)性也大大降低，同時(shí)MFC的總利用效率也將大大提高，這是非常誘人的想法。垃圾處理也是現(xiàn)今引起各國(guó)關(guān)注的環(huán)保問題，以前一般是將垃圾埋在地下堆肥，不過隨著土地資源的日益枯竭以及堆肥帶來的一系列問題如重金屬污染、微生物污染，越來越多的國(guó)家著手處理垃圾污染，其中MFC在處理污泥方面大放異彩?？傊甅FC的發(fā)展前景是非常巨大的，隨著能源、環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻，有關(guān)MFC的研究也必定會(huì)越來越熱門，直至投入實(shí)用化的時(shí)候，將帶來可觀的收益以及更美好的生活。個(gè)別表現(xiàn)消極的員工會(huì)對(duì)整體工作產(chǎn)
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