在微生物电解细胞中生产气,使用一个用过袋封装的酸凝生物电极

科学领域:

• 生物电化学系统 生物电化学系统
• 微生物电解细胞 (MEC) 是一种微生物电解细胞.
• 可再生能源是可再生的能源.
• 污水处理 污水处理 污水处理

背景情况:

• 细菌阳极限制了微生物电解细胞 (MEC) 中演化反应 (HER) 的效率.
• 改善阳极上的生物膜附着性和稳定性对于提高性能至关重要.
• 现有的生物电极通常由于机械强度低,容易在废水中降解.

研究的目的:

• 为了增强MECs的碳布阳极上的生物膜附着性和稳定性.
• 提高整体生物电化学活动和生产效率.
• 开发一个强大的生物电极系统,适合使用真正的废水.

主要方法:

• 开发了一种酸盐水凝,以改善生物膜对碳布极的附着.
• 在一个过袋中封装了酸盐修饰的生物电极,以增强机械强度和防止降解.
• 在MEC中,使用合成介质和真实废水,比较了封装酸盐生物阳极与裸体,仅含酸盐和封装酸盐的生物阳极的性能.

主要成果:

• 在三周内,封装的酸盐生物模块显示电荷转移电阻 (Rct) 从240.2 Ω显著下降到9.8 Ω.
• 使用封装的酸盐生物阳极的MEC在废水中实现了最高的电流密度 (9.21 ± 0.16 A·m-2),性能比对照控制器高20%至180%.
• 这种配置也产生了最高的还原电流 (4.14 A·m−2) 和生产率 (0.39 m3·m−3·d−1),其中Geobacter主导微生物群体 (79%).

结论:

• 在过袋中封装酸盐凝修饰的生物阳极显著增强了MEC中的生物电化学活性和稳定性.
• 这种方法有效地保持了生物膜的完整性,导致更高的电子转移速率和更好的生产.
• 开发的系统对高效的废水处理和可持续的气生产有很大的前景.