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      微生物電解池的工作原理

      更新時間:2024-12-16      點擊次數(shù):455
        微生物電解池是一種利用微生物的代謝活性產(chǎn)生電能,并在外加電源的輔助下于陰極產(chǎn)生氫氣等清潔能源的裝置,主要由池體、陽極、陰極、外電路及電源組成。陽極上通常覆蓋有一層由產(chǎn)電微生物形成的生物膜,這些微生物以污水中的有機物為“食物”,通過代謝過程將有機物氧化分解。
       
        微生物電解池的工作原理主要包括以下幾個關鍵過程:
       
        微生物代謝產(chǎn)電子:在陽極室中,產(chǎn)電微生物通過代謝有機物產(chǎn)生電子,并將這些電子從細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細胞外的陽極上。常見的產(chǎn)電微生物有地桿菌屬(Geobacter)、希瓦氏菌屬(Shewanella)等。
       
        電子傳遞到陽極:微生物釋放的電子通過陽極材料(如碳布、碳棒等)傳遞到外電路,形成從微生物到陽極再到外電路的電子流動路徑。
       
        質(zhì)子傳遞:在陽極微生物代謝有機物的同時,會產(chǎn)生氫離子(質(zhì)子)。這些質(zhì)子會通過質(zhì)子交換膜或直接通過電解質(zhì)溶液遷移到陰極室。質(zhì)子交換膜是一種只允許質(zhì)子通過的半透膜,它有效地將陽極室和陰極室隔開,同時保證質(zhì)子的傳遞。
       
        電子與質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)氫氣:在外電路中,電子在電源提供的電勢差作用下從陽極流向陰極。當電子到達陰極后,與從陽極室遷移過來的質(zhì)子結(jié)合,在合適的催化劑作用下發(fā)生還原反應,生成氫氣。如果反應條件和微生物群落適宜,也可能產(chǎn)生甲烷等其他產(chǎn)物。
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