微生物燃料电池恒电流预培养阳极生物膜分析表征

摘要：

阳极性能是影响微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)性能的关键因素之一,同时阳极的接种挂膜过程是影响微生物燃料电池启动效率的关键因素.因此,本课题组提出了预培养阳极作为微生物燃料电池的一种新型阳极的概念,在三电极体系下,通过外加恒定电流预培养阳极,在不同条件下对阳极表面进行电化学选择和生物膜驯化以丰富生物膜结构和厚度.结果表明,阳极的性能与预培养电流大小密切相关,预培养阳极CF-4i(外加4 A·m-2电流密度)通过循环伏安法、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱测试,性能好于其他测试组及对照组,装配阳极CF-4i的微生物燃料电池能实现最大功率密度968.20 mW'm-2,是对照组的2.53倍.同时,通过共聚焦显微镜观察发现,生物膜大体分两层,外层的活细胞及内层的死细胞,外层活细胞长在内层死细胞之上.这种结构分布表明,阳极生物膜中的活细胞部分绝大多数都分布于生物膜的外侧,而不是均布于整个阳极生物膜中;同时这也表明不是整个阳极生物膜都具有新陈代谢活性,但死亡的细胞可以继续积累在电极表面附近,活的外层膜负责电流的产生,而内层的死细胞作为一种导电基质.

关键词：微生物燃料电池、阳极、预培养、导电性、电子传递能力

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分类号：X172(环境生物学)

资助基金：国家自然科学基金31272482;教育部新世纪优秀人才支持计划项目NCET-11-0166;中央高校基本科研业务费专项No.2014ZG015Supported by the National Natural Science Foundation of China31272482;the Program for New Century Excellent Talents of the Ministry of EducationNCET-11-0166;the Fundamental Research Funds for Central Univeristies2014ZG015

在线出版日期：2017-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：4047-4056