外加電壓對微生物電解池性能影響研究*

王曉潔 曾藝芳 張鵬帥 孫啟元 鄭育毅 劉常青

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外加電壓對微生物電解池性能影響研究*

王曉潔1，2曾藝芳1，2張鵬帥1，2孫啟元1，2鄭育毅1，2劉常青1，2

1.福建師范大學環境科學與工程學院 2.福建師范大學環境科學研究所

為進一步探究微生物電解池的產氫性能以及降解有機物的能力，該文探究了不同外加電壓對微生物電解池性能的影響。結果表明，隨著外加電壓的提高，微生物電解池的氫氣產率和COD降解率都有了不同程度的增加。在外加電壓0.6、1.0V的條件下，微生物電解池的累積產氫量分別為130.97、156.10mL，氫氣產率分別為467.75、557.5 mL/(L·d)。在1.0V電壓條件下，COD降解率達到了72.37%，而0.6V電壓下的降解率為51.98%。這表明，通過優化外加電壓條件來提高微生物電解池的產氫性能以及降解有機物能力是可行的。

微生物電解池 外加電壓 氫氣

1 概述

近年來，化石燃料的使用加劇了不可再生資源的枯竭，此外，由于化石燃料燃燒引起的溫室氣體排放量的增長導致全球變暖和氣候變化，目前非常需要可持續的清潔能源來緩解全球能源危機和氣候變化[1]。氫氣能值產量高達142.35 kJ/g，是碳水化合物的2.75倍，是一種優良的能量載體，但需要環境友好的技術來生產它[2]。微生物電解池（microbial electrolysis cell，MEC）作為一種新興的“綠色”技術，可以處理多種類型廢水，并伴有氫氣產生[3]，已經成為目前最具吸引力的技術之一[4]。在MEC中，陽極的微生物群落會氧化有機底物如葡萄糖和乙酸鹽，并將電子和質子轉移到陰極，以進行氫的釋放反應[5]。這個反應不是自發的，需要額外施加電壓，理論上需要施加的電壓為0.114V，但由于電極過電壓（電壓損耗）的存在，實際需要大于0.130V的電壓來產生氫[6]。……