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微生物燃料电池(MFC)是利用微生物作为催化剂,通过其新陈代谢作用直接将有机物中的化学能转化为电能的装置。MFC能在厌氧的环境下将废水中的有机物直接转化为电能,不仅可以降低废水处理的成本,还能获得电能,它有望能同时解决能源的综合利用和环境污染这两大问题,因此受到了广泛关注。 本研究构建了空气阴极单室型微生物燃料电池,并考察了混合菌和单菌接种的MFC的产电性能。其中混合菌有三个,分别是M1、M2和M3。结果发现,外加0.2V的电压能增强M1的电化学活性,而外加1.0V的电压反而会抑制其电化学活性。在以乳酸钠为碳源,pH为7.0,培养温度为20℃,NaCl浓度为3%的条件下,M1产电最佳。M2在外接1000Ω的电阻下,最大输出电压为560mV,能获得最大功率密度125.7mW/m2,其表观内阻为643.12Ω。在同样实验条件下,M3的最大输出电压达415mV,最大功率密度为64mW/m2,表观内阻为878.14Ω。在以乳酸钠为碳源,pH为6.0,培养温度为25℃,NaCl浓度为4%,缓冲液浓度为200mM时,M3的产电表现最好。 本研究对混合菌M3进行了单菌分离,发现其中74%是Proteusmirabilis,命名为B2;16%是Klebsiellavariicola,命名为A3;5%是Klebsiellapneumoniae,命名为F;5%是Shewanellaupenei,命名为B5。研究结果发现,四株菌都具有电化学活性。其中B2的产电能力最强,在外接1000Ω的电阻下的最高输出电压为404mV,能达到的最大功率密度为70mW/m2,表观内阻为1209.4Ω。 本文对A3和B5的电子传递机制进行了初步研究。结果发现在A3和B5菌液离心后的上清液的CV曲线没观察到氧化还原峰,说明A3和B5都没有产生可自由移动的中介体,而在其他条件下却有观察到氧化还原峰,证明其电子传递是与细胞膜直接相关的。