1、1 微生物燃料电池研究微生物燃料电池研究 2 目录目录 1.1.微生物燃料电池微生物燃料电池（MFC）的概念；的概念； 2.2.MFC工作原理；工作原理； 3.3.MFC电子转移机理分析；电子转移机理分析； 4.4.MFC的特点；的特点； 5.5.MFC的的应用；应用； 6.6.综述综述 3 MFC的概念的概念 生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)是以微生物作为催化剂将 碳水化合物中的化学能转化为电能的装置,由阳极区和阴极区组成,中 间用质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)分开 。
4 组成： 阳极区（Anode） 阴极区（Cath 。

2、ode） 中间用质子交换 膜(proton exchange membrane, PEM) 5 MFC的基本原理 在MFC工作过程中,首先是通过微生物氧化有机底物 产生电子,电子被阳性电极接受后通过电线传递到阴性电极, 微生物在氧化底物过程中产生的质子通过阳离子半透膜从 厌氧槽渗透到好氧槽 。
最后,在阴性电极上氧气与质子和电 子发生作用生成水 。
这样,通过源源不断的电子流动产生电 流 。
6 MFC的基本原理 MFC工作原理图 7 MFC的基本原理 生物燃料电池的工作过程分为几个步骤: n1 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； n2 。

3、 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； n3 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； n4 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 。
8 MFC的基本原理 其反应式如下. 阳极反应: C6H12O6+6H2O6CO2+24H+24e- E0= 0.014 V （1） 阴极反应: 6O2+24H+24e-12H2O E0= 1.23 V （2） 10 常见的产电微生物： 泥细菌(Geobacter,G.) ，希瓦细菌(Shewanella putrefaci 。

4、ens) ， 红螺菌(Rhodoferax ferrireducens) MFC产电微生物 11 MFC分类 阳极区电子转移机理 A.直接接触;
B.纳米导线;
C.氧化还原介体;
D.还原态初级代谢产物原位氧化 13 电子由微生物向阳极传递的机理： 细胞外直接转移电子的细菌 。
这些胞外产电菌大多集中 于两类异化金属还原菌属Shewanella和Geobacter 。
电子由细菌胞内传递至胞外 ， 电子受体细菌通过两种机 制将电子传递到胞外:自身产生的中介体实现电子连移和纳米 导线 。
阳极区电子转移机理 14 MFC利用化学电子中介体来构建,从而使大多数细菌甚 至酵母能传递电子 。
外源中介体包括2,6-蒽醌 。

5、、二磺酸(AQD S)、硫堇、铁氰化钾、甲基紫精等 。
Rabaey等研究发现 ， 一些细菌可自身产生或分泌电子中 介体,如绿脓菌素及由Pseudomonas aeruginosa产生的相关化合 物可以将电子转移到电极 。
电子转移机理 15 纳米导线： Gorby等发现Shewanella ，Geobacter菌属具有能导 电的菌体表面丝状附属 物,他们将其称为细菌的 纳米导线. 电子转移机理 Bacteria use direct and mediated mechanisms to tran sfer electrons from the cell m embrane to the anode。

6、surface. Electrons can be transferred f rom the cell or through a con ductive biofilm using each m ethod. References: Redox pot ential of Shewanella produc ed flavin and a Geobacter (O mcB) outer membrane cytoch rome 电子转移机理 18 n与常规燃料电池相比 ,MFC以微生物代替昂贵的化学催化剂 ,因而 具有更多优点: n(1)燃料来源广泛 ,尤其可利用有机废水等废弃物;
n(2) 。

【微生物|微生物燃料电池电子转移机理及最新成果分析】7、反应条件温和 ,常温常压下即可运行;
n(3) 环境友好 ,所产 生的物质主要是CO2和H2O,无酸、碱、重金属 等污染物产生,无需对其产物做任何后处理;
n(4)因能量转化过程无燃烧步骤 ,故理论转化效率较高； n(5) 微生物燃料电池还有污泥产率低 MFC的特点 MFC的特点 20 MFC的特点 表4 MFC处理不同难降解有机废水的COD去除率 21 1 在废水处理中的应用； 2 沉积物MFC； 3 MFC生物修复技术； 4 微生物燃料电池产氢 。
MFC的应用 22 MFC的应用 23 沉积物MFC（SMFC）： 指把MFC的阳极插在厌氧底泥中 ， 阴极放在含有溶解氧 的水面上 。
海水中的高盐度在MFC的两个电极间可提供很好 的离子电导率 ， 而且细菌用来产生电能所需的有机物已经包 含在底泥中了 。
MFC的应用 MFC的应用 生物修复：通常情况下 ， 为了促进有毒污染物的生物 降解 ， 加入电子供体或电子受体支持微生物的呼吸 。
电极可 以作为电子受体支持微生物呼吸 ， 达到降解污染物的目的 。
MFC的应用 MFC产氢 综述 如今,面对能源短缺和环境污染的双重危机,微生物燃料 电池以其独特的性质,显示出极大的研究和应用价值 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0801/0023373964.html

标题：微生物|微生物燃料电池电子转移机理及最新成果分析