微生物燃料电池MFC的研究现状(2)

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此外，阳极初始电势对产电微生物的影响研究发现，发现稳定产电前后阳极微生物群落结构相似，Clostridium sticklandii、Pseudomonas mendocina、Paenibacillus taejonensis最多[24]。还有研究者采用折板式MFC，使用实时电压记录，对厌氧条件下附着以及悬浮生长的微生物腐败率进行了测定，分别为0.11±0.01和0.15±0.01 d-1[25]。

Prasad等向阴极中加入微生物Thiobacillus ferrooxidans进行了产电研究。Powell等使用CO2为生长物质，以小球藻构建了阴极半电池，在阴极和0.02 M 亚铁氰化钾阳极半电池之间产生了70 mV的电压，功率密度为2.7 mW/m2[26]。

电化学细菌的活化比产甲烷菌快[27]，但当发酵细菌生长速度大于电化学细菌时，会使阳极酸化[28]。虽然微生物是MFC的核心，系统功率密度的高低，主要取决于系统的构型等“硬件”因素，而微生物种群组成及活性只占次要地位[29]。

3 MFC中的基质（电子供体）

现有的微生物燃料电池研究中，最常用的基质是葡萄糖和乙酸钠。以厌氧活性污泥接种空气阴极MFC，以乙酸钠和葡萄糖为底物分别产生了0.38 V和0.41 V电压，最大功率密度分别达146.56 mW/m2和192.04 mW/m2，去除率分别为99%和87%[30]。

但随着研究的不断发展，越来越多的研究者已经将目光转向其他的常见有机物质。

将半胱氨酸作为基质，可以在去除阳极室的氧气的同时产电。对乙醇和甲醇产电的研究表明，乙醇为燃料时，两室MFC的最大功率密度40±2 mW/m2，单室为488±12 mW/m2。以乙酸钠和淀粉为基质的产电对比研究显示，电池最大功率密度分别为36.03和6.32 mW/m2，且以乙酸钠为底物的阳极表面主要为杆菌和弧菌、以淀粉为底物的阳极表面主要是球菌[31]。以木糖为基质产电，输出电压和木糖浓度（小于9.7 mM）呈饱和曲线关系[32]；木糖浓度20 mM时，最大功率密度为13±1 W/m3 (673±43 mW/m2)，在60h的周期中，木糖在8h内去除83.5%，库仑效率50%；浓度54 mM时，在116 h的周期中，木糖在24 h内去除86.9%[33]。文献综述

对于以木质素水解产物为基质的产电，也有一些实验研究。利用从木质纤维素获得的12种单糖，在空气阴极MFC中产电，最大功率密度在1240±10 mW/m2和2770±30 mW/m2 之间；甘露糖功率密度最小，葡萄糖醛酸最大。将从木质纤维素获得的六种多元醇作为碳源，在单室无介体MFC中产电，最大功率密度在1490±160 mW/m2 到 2650±10 mW/m2；半乳糖醇功率密度最大，甘露醇最小；除山梨糖醇外，其他多元醇的COD去除都在91％以上；戊糖醇的库仑效率高于己糖醇[34]。

此外，Catal等采用空气阴极MFC，研究了呋喃衍生物和酚类化合物的产电，及其对于葡萄糖产电的影响。结果表明，5-HMF外的其他物质都不能直接产电。呋喃衍生物5-HMF和两种酚类化合物在浓度增至10 mM时，仍对葡萄糖产电无影响；四种酚类化合物在浓度超过5mM时，抑制产电；其他物质在浓度小于0.2 mM时，已经抑制产电[35]。