读书笔记之微生物燃料电池
摘要
在能源短缺和环境污染的双重压力下,微生物燃料电池以其独特的高效、清洁、适应性强的优点而得到人们青睐,并成为当前能源领域的研究热点[1] 。本文综合了五篇有关微生物燃料电池原理及应用的核心论点,结合自己的思考,讨论了如何提升微生物燃料电池的功率密度。最后还展望了微生物燃料电池在开发新能源和医疗环保方面的应用前景。
关键词:微生物燃料电池,功率密度,传质效率,能源,环保
1.我对这个课题感兴趣的原因
由于能源问题和环境保护问题越来越受到人们的关注,十八大提出的要建设生态文明国家深刻地影响着每一个人,我也不例外,于是才开始查找既能产生能源又能解决环境污染的新科学技术。最终我找到的是微生物燃料电池,简称MFC,是集污染处理和发电于一体的绿色高效产能技术,具有非常好的发展前景,可用于发电、产氢、污水处理、传感器、生物修复等方面[2]。
2.阅读过程中发现的问题以及我的思考和对策
在我阅读的五篇论文中,主要讲述了MFC的工作原理以及在产电、污水处理方面的应用,五篇论文关于MFC的工作原理大同小异,现摘抄如下。环保生物燃料电池的工作过程分为几个步骤:在阳极区,微生物利用电极材料作为电子受体将有机底物氧化,这个过程要伴随电子和质子(NADH)的释放;释放的电子在微生物作用下通过电子传递介质转移到电极上;电子通过导线转移到阴极区,同时,由NADH释放出来的质子透过质子交换膜也到达阴极区;在阴极区,电子、质子和氧气反应生成水,随着阳极有机物的不断氧化和阴极反应的持续进行,在外电路获得持续的电流[3]。
论文中提到现今MFC还未能大规模地应用于工业生产上面的主要原因是MFC的功
率密度很低,实用价值不高。虽然微生物利用有机物的效率是比较高的,但是影响功率密度的因素却非常多,导致最终MFC的功率密度很小。在这一方面作为功能之源的微生物确实对产电能力有很大影响,但我们都知道,一眼泉水流量多大关键还是要靠渠道的大小,所以我觉得要提高MFC的功率密度,应该重点解决如何提高电子、质子的传递速率。其中最主要的因素有电极材料、电极距离与面积、缓冲溶液、质子交换膜,下面我将详细讨论一下如何改变这些影响因素来提高电子、质子传递速率。
…… …… 余下全文