一种新的绿色能源

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生物质能:绿色能源的新领域

生物质能:绿色能源的新领域

生物质能:绿色能源的新领域随着全球能源需求的不断增长,环境问题日益严重,人们对于清洁、可再生的能源的渴求也日益增强。

在这个背景下,生物质能作为一种绿色能源,以其独特的优势,正在逐渐崭露头角,成为绿色能源领域的新星。

首先,让我们了解一下生物质能的基本概念。

生物质能,顾名思义,就是通过生物质(如植物、动物和微生物)所提供的能量。

生物质通过光合作用,将太阳能转化为化学能,并在各种生命过程中被利用。

在这个过程中,生物质燃烧产生的热能或电能,可以被人类利用,转化为我们生活中的各种需求。

作为一种绿色能源,生物质能的优点不胜枚举。

首先,生物质能的来源广泛,几乎所有的植物、动物和微生物都可以作为生物质的来源。

这意味着我们可以在不同的地区和环境中找到适合的生物质资源。

其次,生物质能的利用对环境影响小,燃烧后产生的污染物少,如二氧化碳、硫氧化物等排放量低,对环境的影响小。

再者,生物质能是一种可再生的能源,它的产生和利用是自然界的循环过程,不会像化石燃料那样耗尽。

最后,生物质能的利用可以带动相关产业的发展,如农业、林业、畜牧业等,有助于促进经济的可持续发展。

在实践应用中,生物质能已经得到了广泛的应用。

在农业领域,生物质能可以用于燃烧炉灶、供热、发电等。

在林业领域,生物质能可以用于木材干燥、制炭等。

在畜牧业中,可以利用畜禽粪便等生物质资源进行燃烧发电。

此外,随着技术的发展,生物质能的利用方式也在不断拓展,如生物质热解气化、生物质压缩成型等。

这些新的利用方式不仅可以提高生物质能的利用效率,还可以降低运输和储存的难度。

然而,尽管生物质能在绿色能源领域具有巨大的潜力,但我们也必须正视其面临的挑战。

首先,生物质能的收集和运输成本较高,这在一定程度上限制了其广泛应用。

其次,不同地区的生物质资源种类和数量差异较大,这也给生物质能的开发和应用带来了挑战。

此外,生物质能的利用还需要相应的技术支持和政策支持,以推动其进一步发展。

总的来说,生物质能作为一种绿色能源,具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

什么是绿色能源

什么是绿色能源

什么是绿色能源绿色能源,又被称为可再生能源或清洁能源,是指利用自然可再生资源来产生能量的方式。

与传统能源相比,绿色能源对环境的影响较小,减少了对有限资源的依赖,同时也有助于减轻全球气候变化的影响。

本文将探讨绿色能源的概念、种类以及其在当今社会中的重要性。

一、绿色能源的概念绿色能源是指获取的过程对环境影响小,并且能够持续供应的能源。

这些能源主要来源于自然的可再生资源,如太阳能、风能、水能、地热能以及生物质能。

相比之下,传统能源如煤炭、石油和天然气等在开采、使用和排放过程中会产生大量的污染物和温室气体,对环境和人类健康造成严重威胁。

二、绿色能源的种类1. 太阳能:太阳能是一种可再生能源,利用太阳辐射来产生电能或热能。

太阳能电池板可以将太阳能转化为电能,而太阳能热系统则可将其转化为热能。

太阳能广泛应用于家庭、工业和商业领域,减少了对传统电力的需求。

2. 风能:风能是利用风的动能产生电力。

通过风力发电机将风能转化为机械能,并最终转化为电能。

风能在一些风力资源丰富的地区得到了广泛应用,成为增加电力供应的重要方式。

3. 水能:水能是指利用水流或水位差来产生电能。

水力发电是一种常见的利用水能的方式,通过水轮机将水流的动能转化为机械能,再通过发电机将其转化为电能。

水能的利用不仅可以提供电力,还可以用于供水和灌溉。

4. 地热能:地热能是指利用地壳内热能来产生电力或提供供暖的能源。

通过在地下获取热能并利用地热发电机将其转化为电能,或者利用地热泵将其应用于供暖和制冷。

5. 生物质能:生物质能是指将有机物质(如植物、农作物废料和动物粪便等)转化为能源。

利用生物质发电或生物燃料可以减少对传统能源的需求,同时也可以解决废物处理等环境问题。

三、绿色能源的重要性绿色能源的重要性在于它能够减少对传统能源的依赖,改善能源结构,降低对环境的污染。

以下是绿色能源的几个重要方面:1. 减少温室气体排放:绿色能源的利用可以减少温室气体的排放,尤其是二氧化碳。

绿色能源创新项目

绿色能源创新项目

绿色能源创新项目随着气候变化和环境保护的迫切需求,绿色能源的创新已成为全球的热门话题。

本文将探讨几个创新的绿色能源项目,并希望通过这些项目的发展和应用来推动可持续发展。

一、太阳能技术太阳能是一种可再生的、无污染的绿色能源。

随着技术的进步,太阳能的利用效率不断提高。

目前,已经有一些创新的太阳能项目值得关注。

比如,太阳能光伏发电项目可以利用太阳光转化为电能,可以应用在家庭、工业和农业等领域。

同时,太阳能热水器也是另一项绿色能源创新,可以利用太阳能加热水,减少了传统热水器对电能或燃气的依赖,实现能源的可持续利用。

二、风能技术风能是另一种可再生的绿色能源。

通过利用风力发电,可以将风的动力转化为电能,且不产生温室气体和其他污染物。

近年来,随着技术的发展,风能发电项目得到了极大的推广和应用。

例如,在海上建立风力发电场,可以利用海上的强风资源,为周围地区提供清洁能源。

此外,风能也可以应用到家庭、农村地区等小型场景中,通过小型风力发电机来满足基本的电力需求。

三、生物质能技术生物质能是指通过植物、动物废弃物等有机材料转化为能源的技术。

生物质能的应用可以在很大程度上减少对化石燃料的需求,同时减少温室气体的排放量。

例如,生物质能可以应用在生物质发电项目中,通过将有机材料燃烧发电来解决电力供应问题。

此外,生物质能还可以用于生产生物燃料,如生物柴油、生物乙醇等,以替代传统的石油燃料。

四、地热能技术地热能是指通过利用地壳深处的热能来发电或供热的技术。

通过开采地热能,可以减少对传统能源的需求,同时降低温室气体和其他污染物的排放。

近年来,地热能技术得到了广泛的应用。

例如,在地热供热项目中,通过将地下的热能利用到建筑物的供暖系统中,可以减少对传统燃油、煤炭等能源的依赖,实现低碳环保的供暖方式。

五、海洋能技术海洋能是指通过利用海洋中的能量来发电或供热的技术。

海洋能是一种丰富的绿色能源资源,包括海浪能、潮汐能、海流能等。

这些能源的开发利用可以为不同地区提供清洁、可再生的能源。

绿色能源有哪些

绿色能源有哪些

绿色能源有哪些绿色能源是指以可再生能源为主要来源的能源形式,其不仅具有环保特点,还能有效减少对化石燃料的依赖,从而减少温室气体的排放,保护地球环境。

目前,全球范围内已经发展出了许多种绿色能源形式。

接下来,我将分别介绍风能、太阳能、水能、生物质能和地热能等五种常见的绿色能源类型。

一、风能:风能是指利用风力产生的能源。

风能利用风力发电是目前全球最常见的可再生能源发电方式之一。

风能发电通过风机将风力转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能。

风能发电具有资源广泛、无污染、稳定可靠等特点。

二、太阳能:太阳能是指利用太阳辐射能来转化为人类可使用的能源形式。

太阳能利用光伏效应将太阳能转化为电能。

光伏发电系统由光伏组件、逆变器、控制器和蓄电池组成,它可以直接将太阳能转化为电能供人类使用。

太阳能热利用太阳能将太阳辐射能转化为热能,用于供暖、热水等。

三、水能:水能是指利用水流或水位的动能转化为电能的能源形式。

水能发电利用水能转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能。

水能发电具有资源丰富、无污染、稳定可靠等特点。

目前,水电站是全球最常见的水能发电形式。

四、生物质能:生物质能是指由植物或动物等生物质转化的能源。

生物质能主要包括生物质固体燃料、生物质液体燃料和生物质气体燃料等形式。

生物质能利用生物质燃烧释放的热能进行供热或发电。

生物质能利用具有资源广泛、二氧化碳不增加等特点。

五、地热能:地热能是指利用地球内部热能转化为能源。

地热能利用地热热岩、地热水等进行供热或发电。

地热能具有资源广泛、稳定性高、无污染等特点。

地热供热系统主要由地热热泵和地热井等组成,地热发电主要利用闪蒸发电和二元循环发电等技术。

综上所述,风能、太阳能、水能、生物质能和地热能都是常见的绿色能源形式,它们在不同的情境下具有不同的应用价值。

随着技术的发展和应用的推广,绿色能源将在人类能源供给中发挥更为重要的作用,对于实现可持续能源发展和环境保护具有重要意义。

绿色能源:开启能源新时代

绿色能源:开启能源新时代

绿色能源:开启能源新时代随着科技的进步和社会的发展,人类对能源的需求日益增长,然而,传统的化石燃料所带来的环境问题也日益严重。

为了解决这些问题,绿色能源作为一种可持续、环保的能源形式,正在逐渐崭露头角,引领我们进入一个全新的能源新时代。

首先,让我们来了解一下什么是绿色能源。

绿色能源是指那些来源于自然界的能源,如太阳能、风能、水能、地热能等,它们在产生能量的过程中不会产生有害的温室气体和污染物。

这些能源不仅对环境友好,而且取之不尽,用之不竭,是未来可持续发展的重要选择。

首先,让我们来看看太阳能。

太阳能是一种无处不在、取之不尽的能源,它通过太阳辐射到地球上的能量,转化为电能或热能。

目前,太阳能光伏发电和太阳能热利用技术已经非常成熟,并且正在全球范围内得到广泛应用。

在我国,太阳能光伏发电已经在许多地区得到了大规模推广,并取得了显著的成效。

太阳能不仅解决了部分电力需求,而且为环保事业做出了重要贡献。

其次,风能也是一种重要的绿色能源。

风能发电是通过风力发电机将风能转化为机械能,再通过电力转换设备将机械能转化为电能。

风能发电具有无污染、可再生、规模灵活等优点,因此在许多国家和地区得到了大力推广。

特别是在海上,风力发电具有更大的潜力,可以为偏远地区提供稳定的电力供应,同时减少温室气体的排放。

除了太阳能和风能之外,水力发电和水资源利用也是绿色能源的重要组成部分。

水力发电是通过水的势能和动能转化为电能的过程,它是一种清洁、可再生的能源形式,适用于各种地形和水资源条件。

水资源利用则是指通过节约用水、雨水收集、海水淡化等方式,提高水资源的利用效率,减少水资源的浪费。

这些措施不仅可以减少对有限的水资源的依赖,而且还可以减少水污染和温室气体的排放。

最后,地热能也是一种重要的绿色能源。

地热能是指地球内部的热能,可以通过地热蒸汽、地热热泵和地热发电等方式进行利用。

地热能在许多国家得到了广泛的应用,不仅用于热水供应和供暖系统,还可以用于工业生产和高科技产业等领域。

绿色能源的种类和适用情况

绿色能源的种类和适用情况

绿色能源的种类和适用情况绿色能源是指利用可再生资源,如太阳能、风能、水能、地热能等,进行能源转换所得到的清洁能源。

相比传统能源,绿色能源更加环保、安全、经济,正在得到越来越广泛的应用。

本文将介绍绿色能源的种类和适用情况。

一、太阳能太阳能是一种无限的、自然的、无污染的绿色能源,已经成为最具有发展前途的新型能源之一。

太阳能电池板利用半导体材料的光电效应来转换太阳光线为电能,这种绿色能源可应用于家庭和商业用电、发电等领域。

适用情况:太阳能可以应用于无电区、离网的地区,也可以应用于太阳充电器、路灯、太阳能热水器等,还可供智能家居系统中的智能家居设备供电使用。

在未来,太阳能还可以发展为城市综合能源系统中的一种重要能量。

二、风能风能是指通过风力转换成机械能或电能的绿色能源,风力发电是一种常见的风能利用方式。

风力发电利用风轮产生的动力驱动电力发电机发电,其能源来源免费、无污染、永不枯竭等优点特别适合应用于环保产业领域。

适用情况:由于风力具有不稳定性,主要适用于风资源丰富的地区,如陆地上的山脉、平原、海洋上的风电场等地。

三、水能利用水力发电,将水所含的动能转化为电能,是水能的主要应用方式之一。

水力发电的最大优点是绿色环保、稳定可靠、寿命长等,已成为世界上最广泛的可再生能源之一。

另外,蓄水和灌溉方式的改进也成为了水能利用的热门领域。

适用情况:水能利用主要适用于河流较宽的地区、水流较快的山区,还可用于港口、码头、桥梁和河道的水文环境监测等领域。

四、地热能地热能是在地表以下的地壳和地幔内部,由于地球的各种物理化学作用产生的温度高于周围环境而产生的能源。

地热发电可以通过在地热区域装设蒸汽喷射井,从地下抽出高温高压的地热含水蒸汽,利用这个能量源进行发电。

地热能是最为可靠的绿色能源之一。

适用情况:地热资源集中的地带适合使用地热能,如中国的西北大部分地区、西南地区,以及世界上一些火山区域都是地热资源的集中区。

总结:绿色能源在当今社会,已经成为了不可忽视的重要资源之一。

绿色能源有哪些

绿色能源有哪些

绿色能源有哪些绿色能源是指利用自然资源并对环境影响较小的能源形式。

它是当前全球发展的热门话题之一,因为传统的能源资源如煤炭、石油和天然气对环境的污染和资源消耗日益加剧,人们开始寻求更加可持续和环保的替代能源。

下面将介绍几种常见的绿色能源形式。

第一种绿色能源是太阳能。

太阳能是指利用太阳辐射能够被转化为可用能源的技术。

太阳能电池板是最常见的应用之一,它通过将太阳辐射转化为电能来供电。

此外,太阳能还可以用于太阳能热水器、太阳能灯等各个方面。

太阳能作为一种清洁的可再生能源,在减少温室气体排放和缓解能源危机方面具有重要意义。

第二种绿色能源是风能。

风能是指利用风的能量来产生电力的一种能源形式。

在风力发电过程中,风轮经过风能的推动,带动发电机转动从而产生电能。

风力发电是最常见的利用风能的方式,可以在大型的风电场或者个人住宅上安装小型的风力发电机。

风力发电的优点是资源广泛且可再生,对环境影响较小。

第三种绿色能源是水力能源。

水力能源是指利用水的能量来产生电力的一种能源形式。

水力发电通过引导水流经过发电机,转化为机械能,再进一步转化为电能。

水力发电的方式有很多种,包括水坝发电、潮汐发电和波浪发电等。

水力发电是一种可再生而且清洁的能源形式,对环境污染较小。

第四种绿色能源是生物能源。

生物能源是指利用有机物质,如植物和动物产生的有机废料,将其转化为有用的能源。

生物质能、生物燃料和沼气等都属于生物能源的范畴。

生物质能是利用植物纤维、秸秆等进行能源生产的一种方式。

生物燃料是指利用植物油、生物柴油等替代传统石油能源的燃料。

而沼气是通过生物发酵产生的可燃气体,可以用作燃料。

第五种绿色能源是地热能。

地热能是指利用地球内部的热能来产生电力和供热的一种能源形式。

地热能可以通过地热发电厂来实现,通过开采地下热能,使水变为蒸汽从而推动涡轮发电机产生电能。

地热能是一种清洁、可再生的能源,对环境影响较小。

在全球范围内,绿色能源的发展已经成为各个国家政府和科学界的关注焦点。

什么是绿色能源?

什么是绿色能源?

什么是绿色能源?随着全球能源需求的不断增长,为了保护环境和节约资源,越来越多的国家开始重视绿色能源的开发和利用。

那么,什么是绿色能源呢?本文将从不同角度为您阐述这个话题。

一、定义绿色能源,是指以可再生资源为主要发电来源的清洁能源。

目前主要的绿色能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、地热能等。

二、类型1. 太阳能太阳能是指利用太阳辐射能转化成其他形式的能源。

其中包括光伏发电和太阳能热利用两种方式。

光伏发电是通过太阳能电池板将阳光转化为电能,而太阳能热利用则是将太阳能转化为热能,通过热转换为电或直接用于加热。

2. 水能水能是指利用水的流动或落差所带来的动能,转化为电能的方法。

水能发电是一种最古老的发电方式,通过大坝和水轮机或涡轮机的设计,使水的动能转化为电能。

3. 风能风能是指利用风力推动风车旋转,从而带动发电机发电的方式。

目前,风力发电是一种效率较高的绿色能源开发方式,同时也是一种较为成熟的技术。

4. 生物质能生物质能是指利用植物、废弃物等有机化合物的燃烧过程,将其能量转换为热能或动能,再产生电能的方式。

生物质能是最为广泛利用的一种绿色能源,可以用来代替传统的化石燃料。

5. 地热能地热能是指利用地球的自然热源,将其转换为电能或热能的方式。

地热能开发需要使用相应的技术来挖掘和利用地下热源,同时也需要建设相应的设施来实现热能转化为电能。

三、优势绿色能源有以下优势:1. 大大降低二氧化碳排放,有利于环境保护。

2. 资源丰富,可以满足长期的能源需求。

3. 技术成熟,使用成本逐年降低。

4. 对生态系统的破坏较小,可以减少生态环境的破坏。

四、发展随着全球对绿色能源的重视,越来越多的国家开始加大绿色能源的开发力度。

特别是在欧洲、美国等发达国家,绿色能源已经成为政府的重要战略之一。

同时,中国在近年来也开始加大绿色能源的开发力度,加快推广使用太阳能、风能等新型清洁能源,实现能源结构的转型和升级。

总结:绿色能源不仅是保护环境的一种选择,也是能源开发的未来。

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一种新的绿色能源——微生物燃料电池摘要:简单叙述了微生物燃料电池的基本结构及运行原理,从影响其效率的因素,分析了提高输出功率的措施。

根据它的诸多优势及应用展望它的前景。

关键词:微生物、燃料电池、原理、效率,优势、应用、前景。

当工业废水严重污染河流的时候,当水资源短缺不再是天方夜谭的时候,当矿物质人资源枯竭迫在眉睫的时候,一种新的高效绿色能源闪现到人们的视野,它就是微生物燃料电池。

微生物燃料电池创造了一个污水处理的新平台,从可降解还原性化合物中获取能量提供了一个绝佳的机会。

它能将废水中各种有机化合物中的化学能转化为电能。

它既能在解决能源问题的时候冲锋陷阵,也为环境的绿化开辟了一个两全其美的道路。

在这个工业高速发展的社会,每天工业及生活废水都以一种高速膨胀的速率大规模产生,已经到了一种哪里有人群,哪里没净水的地步。

现在地球的环境已经严重恶化,若不及时想出有效方法解救就会祸及人类自身。

不过,幸运的是,满腹智慧的人类,早已经察觉到了它的严重性,已经开发出了一种微生物燃料电池这种清洁的污水处理方法,为缓解环保问题采取了明智的行动。

为推进社会的可持续发展前进了一大步。

1.基本工作原理微生物燃料电池是燃料电池中特殊的一类,它利用微生物作为反应主体,将燃料的化学能直接转化为电能。

其工作原理与传统的燃料电池存在许多相同之处。

在阳极池,水溶液中或泥中的营养物在微生物作用下直接生成质子、电子和代谢产物,电子通过载体传送到电极表面。

随着微生物性质的不同,电子载体可能是外源的染料分子、与呼吸链有关的NADH和色素分子,也可能是微生物代谢产生的还原性物质,如S2和H2等。

电子通过外电路到达阴极,质子通过溶液迁移到阴极。

在阴极表面,处于氧化态的物质(如氧气等)与阳极传递过来的质子和电子结合发生还原反应。

2.电子转移机制电子向电极的传递需要一个物理性的传递系统以完成电池外部的电子转移。

这一目的既可以通过使用可溶性的电子穿梭体,也可以通过膜结合的电子穿梭复合体。

氧化性的、膜结合的电子传递是通过组成呼吸链的复合体完成的。

细菌利用这一通路的例子有嗜水气单胞菌。

微生物燃料电池中鉴定出的许多发酵性的微生物都具有某一种氢化酶,例如肠球菌。

微生物降解有机物,产生的电子通过氢化酶在细胞内传递,同时它结合可移动的氧化穿梭体,以ATP的形式为细胞提供能量,使得电子杯被释放给最终电子受体比如氧气。

如此就达到了传递的目的。

细菌也可以使用可溶性的组分通过氧化作用将电子从一个细胞(内)的化合物转移到电极的表面。

一般要向反应器中添加氧化型中间体比如中性红,劳氏紫和甲基紫萝碱。

英国科学家的最新研究发现微生物燃料电池的培养基中的电子中间体并不是必需的,一些细菌也能够依靠两种途径——通过制造有机的、可以被可逆的还原化合物(次级代谢物)以及通过制造可以被氧化的代谢中间物(初级代谢物)自己制造这些氧化中间体。

加入中间体虽能促进电子传递,但同时会使输出功率及电压降低,所以要根据适当情况折中处理,来使其在不同情况下都能达到最佳工作状态。

3.影响微生物燃料电池效率的主要因素3.1电极的合理选择阳极用于接收从细菌传出的电子,因此具有亲生物的特点。

可以提高其表面积,来提高电子的传输能力。

选择一些导电性强的且又耐腐蚀的电极材料如碳纸、石墨纤维。

新加坡科研人员最新研究发现,将碳化钼与粘合剂导电材料上充当阳极催化剂催化氢氧化,可大幅度提高电能输出,并且碳化钼价格低廉,来源广泛,合理使用,可取得较大效益。

阴极的设计一直以来都是微生物燃料电池设计的重大挑战。

阴极氧化剂主要有空气、溶氧、铁氰化物、二氧化锰等,其中用溶氧作为氧化剂的研究较多。

当用氧气作为阴极氧化剂时,阴极反应与直接甲醇燃料电池和氢气燃料电池相似,因此在组建MFC时,可以直接参考已有电池的研究成果来选择阴极材料。

目前,阴极材料多使用载铂石墨、碳布或碳纸等。

若以葡萄糖为燃料,铁氰化钾溶液为电子受体,以未抛光的打孔石墨、碳纸、碳布、碳毡构建的微生物燃料电池,其运行状态基本都一样,启动时间也不随阳极材料变化,均约为150h,而输出电压和输出却因材料的不同有所偏差;从电化学活性与表观吸附量来看,就微生物燃料电池电极材料性能来说,碳毡性能较好,其次是打孔石墨,再次是碳纸,碳纸最差;而以输出功率来看,选择石墨最佳,因为以打孔石墨为阳极材料的微生物燃料电池输出电压达0.687V,输出功率达250mW /ra2;碳毡的外阻电压达到0.678V,输出功率为204mW/m2;碳纸的输出电压达0.656v,输出功率为150mW/m2;而碳布输出电压不稳定,输出功率只有58mW /m2。

故打孔石墨和碳毡是较好的微生物还原物质的载体。

3.2 微生物的驯化微生物燃料电池研究中使用的微生物菌种大多为单一菌种,直接来自于微生物菌种库,而近年来的研究结果表明,直接用来自天然厌氧环境的混合菌接种电池,可以使电流输出成倍增加且在阳极表面富集了优势微生物菌属。

目前,微生物驯化过程的常规操作是:在厌氧条件下,直接用天然厌氧环境中的污泥、污水或污水处理厂的活性污泥接种,将外电路连通后观察微生物燃料电池各种性能的变化,定期更换培养液,直到微生物燃料电池性能稳定。

经过驯养的微生物才能在恶虐的环境下迅速增殖,无需浪费能量去进行曝气,而且输出电压相对稳定,有利于在实际生产中进行应用。

3.3 PH的调节大部分的发电微生物都适宜在接近中性的环境下工作,而工业废水一般都呈碱性,也有部分呈酸性。

所以在发电之前一定要先调节好溶液的PH,为微生物创造一个优良的工作环境,它才能进行高效的发电。

此外,在运行的过程中,也要随时对PH进行监控,及时添加缓冲液。

美国宾夕法尼亚州大学科学家最新研究发现,一些微生物能在酸碱环境下工作,这将为微生物燃料电池的管理提供了极大便利。

3.4 外电阻对电池功率影响当外接电阻较小或较大时,输出功率密度均较小,而在200欧姆左右时,电池输出功率密度达到最大值.通过调节外电阻的大小,可以改变电极电流密度的大小,随着电流密度的增大,阳极电极电势增大,而阴极电极电势降低,所得的输出电压也就越大。

因而合理的设计与调整外电阻不但可以提高发电效率,还能对输出电压进行有效控制。

3.5 氧气对电池性能的影响电池电压的输出与溶液中氧气的含量密切相关,高含量的氧气不利于电池输出电能;电池中能够向电极输送电子的微生物属于兼性微生物.其原因为,在有氧条件下优先发生好氧生物降解,在微生物好氧降解醋酸钠过程中,电子最后传递给氧气分子,使氧气分子被还原,当溶液中氧气含量降低到足够低的水平后才发生厌氧降解,厌氧降解过程中产生的电子才能传递到电极表面,进而通过外电路到达阴极。

所以在发电过程,要根据溶液中的氧气含量,来恰当调整阴极氧气的通入速率,使电池达到最佳工作状态。

4.物燃料电池的优势目前,污水的处理仍然以耗能较高好氧曝气为主,而利用厌氧甲烷菌发酵对其净化。

用此方法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。

特别是针对高强度的废水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。

更糟糕的是,它还要占用漫长的运行时间,处理效率极其低下。

而微生物燃料电池兼有好氧曝气和厌氧污水处理的优势,弥补以上缺憾,为水资源的重复利用带来新的契机。

首先,它的燃料广泛,它可以利用一般燃料电池不能利用的多种有机物。

也就是说,无论是地里的高粱杆,还是路边的枯茅草,或者是你吃剩的西瓜皮,甚至你要倒掉的洗菜水斗可以用来发电。

而且当今社会化厂琳琅满目,四处的水源都到污染,这些地方都可以作为发电的场所。

其次,操作条件温和。

你不需要提供外加能源给它加温加压,仅需适当速率的空气,这样它在标准状况下就足以正常反应。

这样使得装置的维护成本降低,而且潜在的安全故障可能性也比较微小。

更重要的是,微生物的培养也无需太苛刻的条件,只需要你提供给它“一箪食,一瓢饮”,一个容器,两个电极,它就可以自然的运转,心甘情愿为你提供源源不断的电流。

而且,它的资源利用率高,无污染。

污水中几乎所有的有机化合物都能被利用,不像化学电池那样要不断地费时间去清理炉渣,经它处理的水可以排走。

它排放的废气主要成分是二氧化碳,不含有毒气体,可直接排放到大气,而不会对其造成太大影响。

此外,与传统污水处理工艺相比,它减少了固体的产生,微生物燃料电池技术是一个厌氧工艺,因此,相对于好氧体系,产生细菌的生物量将减少,并且不会对外产生臭味。

固体处理是昂贵的,而微生物燃料电池就可以节省这部分开销。

5.微生物燃料电池的应用5.1 在替代能源上的应用H2是热值较高的清洁能源,在航天及各大领域均有重大应用,但它不能从自然界直接获得,使其应用大大受限。

美国宾夕法尼亚州大学科研人员发现一些微生物细胞发酵过程能产生氢气,可以利用它微生物氢氧燃料电池。

可以将发酵过程中产生氢气的微生物细胞如某些酵母菌,直接固定在H2/O2燃料电池的阳极,再加入适量醋酸钠,然后将卷筒式的铂电极放入含c.butyricum微生物的悬浮液中,悬浮液即与丙烯酰胺聚合形成凝胶。

在电极表面进行的发酵过程可直接提供阳极所需的燃料H2,而发酵过程的副产物则可作为次级燃料进一步被利用。

例如产生的甲酸在凝胶中向阳极扩散,并在阳极电化学氧化生成氢离子和二氧化碳。

对于上述体系,H2是主要的发酵产物。

但当发酵液通过阳极时,代谢产生的甲酸也作为燃料在阳极直接氧化,因此H2并不是阳极电流的唯一来源。

在最优化的操作条件下,含0.4g湿微生物细胞(相当于0.1g干细胞)的电池可以达到0.4v的输出电压和0.6ma的输出电流。

由此说明微生物燃料电池存在巨大的潜在价值,为替代能源的开发提供了光明的前景。

5.2 微生物传感器的开发利用微生物燃料电池工作原理可以开发新型BOD传感器,BOD传感器可以在污水治理中提供监测作用。

因为电池产生的电流或电荷与污染物的浓度之间呈良好的线性关系,其次电池电流对污水浓度的响应速度较快而且有较好的重复性,因而可根据产生电流大小测出污水有机物浓度。

目前,正在研究的微生物燃料电池型传感器全部为有质子交换膜的双池型结构,电池的阴极多为溶氧的磷酸盐缓冲溶液,阳极为待测的水溶液。

考虑到实际污水中存在硝酸盐和硫酸盐等具有高氧化还原电势的电子受体,它们会降低微生物燃料电池的电流响应信号,阳极池中加入叠氮化物和氰化物等呼吸抑制剂,可达到消除硝酸盐和硫酸盐影响的效果,结果显示,通过加入呼吸抑制剂,使BOD传感器可用于准确测量含氧和含硝酸盐的贫营养地表水中的生化需氧量,使地表水得到恰当利用及开发。

5.3沉积物微生物燃料电池把微生物燃料电池的阳极插在海底厌氧底泥中,阴极放在含有溶解氧的水面上,用适当的装置把产电微生物植入污泥中,海水中的高盐度在微生物燃料电池的两个电极间可提供很好的离子电导率,而且底泥中富含各种有机物,为微生物提供了充足的食物,这我们就可以从海底收获源源不断的天然电流。

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