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摘 要

由于人类社会经济的快速发展和生活水平的不断提高，消耗的能量也日益增多，大力发展新的能源已成为世界未来能源可持续发展战略的必然选择。人们开始从各方面研究获得能源，微生物燃料电池也应运而生。本文首先介绍微生物燃料电池的研究背景和发展历史，及基本工作原理和结构组成，介绍了它的产电过程和发展趋势，分析了微生物燃料电池作为一个新生事物，它在多个领域的利用价值、优越性。实验研究设计了单室无膜微生物燃料电池反应器，以沼液作为底物，测定其产电性能，并对产电前后沼液理化成分变化研究。通过实验研究表明利用微生物燃料电池将沼液中的有机物降解的同时产生电能，实现资源的循环利用。

关键词：微生物燃料电池 沼液 产电 降解 

Electrical and degradation characteristics of microbial fuel cells during biogas slurry treatment

Abstract

As the speedy development of national economy and the escalation of people's living standard, the energy consumption is increasing, The development of new sources of energy has become an inevitable choice for the world future energy sustainable development strategy.People began to study all aspects of access to energy , microbial fuel cells（MFC）have emerged.This paper describes the background and the development history of microbial fuel cells, basic working principle and structural composition,introduces some of its electricity production process and development trend, as a new thing of the microbial fuel cell analysis, which in many fields of use value, superiority.Study designs Microbial Fuel Cells that use single room without membrane as templates reactor, with biogas slurry as substrate, to measure the electrical properties of its production , and the physical and chemical composition changes before and after biogas producing electricity .The experimental study showed that will generate electricity, the degradation of organic matter in the biogas slurry by using microbial fuel cell, so , we can achieve recycling of resources .

Key Words: Microbial; Fuel cells; Biogas slurry; Electricity; Degradation;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 微生物燃料电池的研究背景和发展史 1

1.1.1 微生物燃料电池的研究背景 1

1.1.2 微生物燃料电池的发展史 1

1.2 微生物燃料电池的最新研究进展及发展趋势 1

1.2.1 微生物燃料电池的最新研究进展 1

1.2.2 微生物燃料电池的发展趋势 2

1.3 微生物燃料电池的工作原理及组成结构 3

1.4 微生物燃料电池处理沼液的应用 3

1.5 微生物燃料电池的产电过程 4

1.5.1 底物生物氧化 4

1.5.2 阳极还原 5

1.5.3 外电路电子传输 5

1.5.4 质子迁移 5

1.5.5 阴极反应 6

1.6 微生物燃料电池的优越性及其利用领域 6

1.6.1 微生物燃料电池的优越性 6

1.6.2 微生物燃料电池的利用领域 6

第二章 实验设计 7

2.1 实验器材 7

2.2 实验材料 7

2.3 实验方法 8

2.3.1 构建单室无膜微生物燃料电池反应器 8

2.3.2 反应液的添加 9

2.3.3 化学需氧量的测定——重铬酸盐法 9

2.3.4 总氮的测定——碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 12

2.3.5 总磷的测定——钼酸铵分光光度法 14

第三章 数据处理与分析 17

3.1 MFC的启动与运行 17

3.2 结果与讨论 17

3.2.1 时间电压曲线 17

3.2.2 极化与功率密度曲线 19

3.2.3 COD、总氮、总磷含量变化 19

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1 微生物燃料电池的研究背景和发展史

1.1.1 微生物燃料电池的研究背景

煤、石油、天然气等，是目前人类生存所需的主要能源，但是这些大自然恩赐给我们的能源物质是经历了近千万年逐渐积累起来的，数量虽大，但终究是有限的，总有一天会被人类消耗殆尽。所以，开发和利用新的可再生能源成为了世界能源可持续发展战略的重要组成部分。人们可以从很多方面获取能源。就像太阳能是一个非常巨大的能源一样，地热、水力、原子核裂变都可以放出大量的热能。因此，微生物也不会自甘落后。实验研究表明，利用微生物发电，向人们展现了美好的前景。微生物燃料电池(MFC)^[14-15]是一个新生事物，MFC在处理废水的同时能够利用微生物进行发电,是一种控制环境污染与生产清洁能源的新技术，具有良好的发展前景，MFC的出现对传统有机废水处理技术和的重大革新，目前引起了全世界范围内的关注，日渐成为环境科学与工程和电化学以及生物工程领域一个新的研究热点。面对能源供需矛盾日益突出，环境污染日益严重的今天，MFC更显示出其它技术所无法相比的优越性。

1.1.2 微生物燃料电池的发展史

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