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微生物燃料电池核心技术

2018/06/19126 作者:佚名
导读: 污物驱动的应用在于能够显著的移除废弃的底物。目前,使用传统的好氧处理时,氧化每千克碳水化合物就需要消耗1 kWh的能量。例如,生活污水的处理每立方米需要消耗0.5 kWh的能量,折算后在这一项上每人每年需要消耗的能源约为30 kWh。为了解决这一问题,需要开发一些技术,特别是针对高强度的废水。在这一领域中常用的是Upflow Anaerobic Sludge Blanket反应器,它产生沼气

污物驱动的应用在于能够显著的移除废弃的底物。目前,使用传统的好氧处理时,氧化每千克碳水化合物就需要消耗1 kWh的能量。例如,生活污水的处理每立方米需要消耗0.5 kWh的能量,折算后在这一项上每人每年需要消耗的能源约为30 kWh。为了解决这一问题,需要开发一些技术,特别是针对高强度的废水。在这一领域中常用的是Upflow Anaerobic Sludge Blanket反应器,它产生沼气,特别是在处理浓缩的工业废水时。UASB反应器通常以每立方米反应器每天10~20 kg化学需氧量的负荷速率处理高度可降解性的废水,并且具有(带有一个燃烧引擎作为转换器)35%的总电力效率,意味着反应器功率输出为0.5~1 kW/m3。它的效率主要决定于燃烧沼气时损失的能量。未来如果发展了比现有的能更有效的氧化沼气的化学染料电池的话,很可能能够获得更高的效率。

能够转化具有积极市场价值的某种定性底物的电池,譬如葡萄糖,将以具有高能量效率作为首要目标。虽然MFCs的功率密度与诸如甲醇驱动的FCs相比是相当低的,但是对于这项技术而言,以底物安全性为代表的多功能性是它的一个重要优势。

全面的看,作为一种参考,以高速率的厌氧消化手段从生物量中重获能量的资本支出约为安装每百万瓦生产量花费100万瓦。后一数值也同样适用于通过传统的燃烧途径、风力涡轮机以及化学染料电池等方法利用化石燃料产能。因此这一手段也处于竞争之地。何况目前,微生物燃料电池尚未达到这一水准的功率输出。负荷速率为每天每立方米反应器0.1~10 kg的化学需氧量时,可以认为实际上能达到的功率输出在0.01~1.25 kW/m3之间。然而,对于好氧的处理过程,观察到的生长速率为消耗每克有机底物产生0.4克生物量生成,而对于厌氧发酵产生沼气的过程这一速率理论上仅为0.077。基于MFC过程的本质,其产量应该介于这两种代谢类型之间。观察到的以葡萄糖饲喂的MFCs的生长速率在0.07~0.22之间。由于废水处理设备中淤泥处理的花费多达每吨干物质500,这一数量的减少对于该过程的经济平衡具有重要的提示意义。

有效的设计和操作能够创造一种技术平台,能够在多种领域运用而不需要进行本质上的修改。除了经济方面,MFCs已经展现了支柱性的核心技术的姿态。它们在低的和适中的温度下能有效的产生能量并转化一系列的电子供体,甚至即使电子供体仅以低浓度存在。在这些方面现在还没有能够与之相媲美的其他已知技术。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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