生物燃料电池微生物电子转移机理及强化功率输出研究

生物燃料电池能够从有机废水中发电，同时处理该废水，是一种具有巨大应用潜力的可持续性废水处理新型工艺之一，然而该技术用于实际的瓶颈是电池功率密度太低。因此，弄清产电细菌传导电子机理，优化燃料电池设计和运行模式并选择具有高电位的阴极电子受体，探究影响电能输出的关键因素，是提高系统功率输出的关键，具有重要的理论创新意义和应用价值。本研究的主要内容是：(1)利用分子生物学手段研究阳极微生物的种群演化规律，分离出一株产电细菌，研究其生理生态学、动力学以及传导电子机理，找到关键因素，强化电子传导；(2)设计一种环式生物燃料电池，通过增大质子通过面积减小内电阻，同时从流体力学的角度减小电池内电阻，强化功率密度；(3)通过理论和试验研究比较氧气、铁氰化钾溶液和高锰酸钾溶液作为阴极电子受体的发电性能，确定最优阴极电子受体；(4)在阳极、阴极和反应器运行方式最优的条件下运行系统，进一步从整体上强化电池发电。