以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究

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以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究

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毕业论文范文题目：以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究，论文范文关键词：以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究
以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：随着未来世界能源的持续紧缺和环境危机的日益严重,开发对环境不构成污染的新型可再生能源来替代石油、煤等现今主要燃料显得越来越重要。微生物燃料电池(MicrobialFuelCell,MFC)作为新型可再生能源中的一种,能在微生物的催化下,直接以各种碳水化合物、复杂有机物为底物产电,能量转化效率高；可在偏远、低温环境下有效运行,环境适应性强；产电过程绿色环保,至多只产生C02,且CO2的释放量低于其他能源形式的平均水平；原料来源广泛。由于MFC的特殊优势,使其在替代能源、废水处理等方面具有巨大应用前景,遂成为当今—大研究热点。但在越来越多的学者参与到该研究领域的同时,MFC本身发展也面临着瓶颈,其瓶颈主要表现在两个方面：大部分MFC输出功率仍然较低且不稳定；大部分系统需要添加电子传递中间体才能提高产电能力,但是电子传递中间体价格昂贵且有毒,不适应发展需求。为解决上述问题,本文优化了MFC运行系统,对产电菌种进行了筛选,对产电电极进行了选择优化,驯化了产电微生物以提高其输出电流、电压、功率,还分（略..）别以酒精酵母与海洋酵母为产电微生物构建了直接MFC系统,解决了电子传递中间体的污染问题。主要研究结果如下：1.运行系统的构建与优化本论文自行设计的双腔MFC装置系统阴极、阳极均为未抛光高纯石墨电极,该系统以酒精酵母(2.39)为产电微生物,以电池开路电压值为依据,对质子交换膜面积、葡萄糖浓度,酒精酵母接种量、阴极电解液浓度、电子传递中间体浓度等进行了优化。结果确定了以下运行系统：质子交换膜规格为5cm×5cm的,阳极室中最佳底物添加量为20ml浓度为0.1g/ml的葡萄糖溶液,菌种接种量为20ml浓度为6×1011cells/ml的菌悬液,电子传递中间体的添加量为0.5ml浓度为]%的亚甲基蓝溶液,缓冲液添加量为3ml浓度0.05g/ml的NaH2P04溶液；阴极室中电解液的添加量为2ml0.05g/ml的K3Fe(CN)6溶液。在此优化条件下,得到最大开路电压为(0.534±0.028)V。2.菌种筛选与电极选择在系统优化后条件下,以高纯石墨电极为阴极,阳极电极分别以石墨、铝、铜、铁片及铁圈为装置进行开路电压最大值对比。分别以酒精酵母2.39,AS2(434),Y10,Y11(45),Y20,Y17,2.67等菌株进行（本文此处忽略..）运行,结果显示,石墨阳极相对电化学活性最低,电极优劣依次可以排列为石墨电极铜电极铝电极铁片电极铁圈电极。2.39的最大开路电压为铁圈阳极时,达1.241±0.025V；AS2(434)的最大开路电压为铁圈阳极时,达0.985±0.014V；Y10的最大开路电压为铁圈阳极时,达1.103±0.011V；Y11(45)；Y11(45)的最大开路电压为铁圈阳极时,达1.138±0.016V；Y20的最大开路电压为铁圈阳极时,达1.297±0.031V；Y17的最大开路电压值为铁片阳极时,达1.151±0.029V。在铁圈条件下,2.39与Y20达到了所有菌种中的开路电压最大值；Y10在运行过程中最快到达了开路电压峰值,稳定性强,故选择菌种2.39,Y20和Y10进行后续驯化。3.菌种驯化菌种驯化过程为系统运行后重新收集、分离、扩大培养菌种,同样条件下再次运行产电。驯化采用通路实验,以石墨为阴极，铁圈为阳极,在优化后系统条件下,串联电阻,得到输出电压、电流及功率。结果显示驯化后不同菌株的产电能力均得到了很大提升,具体结果如下：驯化后菌株2.39的输出电压峰值为0.392V,输出电流峰值达到了1.1mA,输出功率峰值有所提前,达0.431mW,提高了其产电能力、稳定性及对环境的适应性。菌株Y（此处忽略..）20驯化后的输出电压峰值提高至0.924V；输出电流峰值从原来的0.512mA提高至0.548mA；输出功率峰值有所提升(达0.506mmW),但产电速度出现滞后现象,驯化过程提升了Y20的产电能力,但产电稳定性差异不显著。菌株Y10驯化后的输出电压峰值一跃从0.348V上升至0.557V；输出电流峰值也从开始的0.98mA大幅提升至1.568mA；驯化前最大功率值为0.341mW,驯化后最大值为0.873mW,提升率达156%。任何时候驯化后Y10的功率均大幅度高于驯化前。对菌种Y10的驯化,使其产电能力得到质的飞跃,且产电稳定性也有了很大提高。4.直接MFC构建以多次驯化的酒精酵母Y10和海洋酵母RhodosporidiumpaludigenumFellTallman为产电微生物,以石墨为阴极,铁圈为阳极,系统条件不变的情况下,串联变阻器,不添加电子传递中间体,构建直接MFC,产电结果显示,多次驯化的Y10MFC的最大输出电压为0.889V,最大输出电流为2.2mA,最大输出功率达1.99mW。海洋酵母RhodosporidiumpaludigenumFellTallmanMFC的最大输出电压为0.937V,输出电流的（本文此处忽略..）最大值为1.4mA,输出功率的最大值高达0.459mW。综上所述,本文以葡萄糖为底物,较为全面地从系统优化、菌种筛选、电极选择、菌种驯化等方面大大提高了MFC的产电能力,一定程度上解决了MFC输出功率较低的问题；且以Y10及海洋酵母成功构建了直接MFC,且有较为可观的输出电压、电流、功率,满足今后开发偏远地区小型电源与小型海底仪器的客观要求,克服了添加电子传递中间体的问题。

以上为本篇毕业论文范文以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究的介绍部分。

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