高效低成本模块化光合微生物燃料电池过程研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21176242
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    李浩然
  • 依托单位：
    中国科学院过程工程研究所
  • 学科分类：
    B0811.生物质转化与轻工制造
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

微生物燃料电池大规模产业化的核心是在降低构建成本的同时提高综合输出功率，途径是发展Fe系催化剂替代Pt以及模块化单电池串、并联组合。活性的Fe系氧化物催化剂可在阳极促进细胞向电极传递电子，在阴极介导氧气与质子及电子结合形成水，兼具廉价、高效的优势。本项目拟采用气相羰基铁直接热解法沉积单质Fe于石墨电极，进一步活化氧化为磁铁矿和赤铁矿等活性铁氧化物修饰石墨电极，建立光合细菌/Fe-C阳极/Fe-C阴极高效电子通道。通过优化设计模块化无膜单室空气阴极微生物燃料电池，并进行串、并联组合提高整体功率输出。利用Fe-C电极在线富集高效产电的光合细菌，研究废水流道分布和水力停留时间、温度、光照条件影响，以及电池组合模式和较高功率输出条件下单电池对电池组运行影响。构建1000W级光合微生物燃料电池系统， BOD5去除率大于80%,电子回收率大于80%，为MFC广泛应用提供依据。

结项摘要

微生物燃料电池大规模产业化的核心是降低构建成本的同时提高综合输出功率，途径是发展低成本催化剂以及模块化单电池串、并联组合。.本项目制备了羰基铁热解沉积铁及PANI-Fe-C两种阴极极催化材料，Fe阴极MFC最大功率密度和表观内阻分别为925mW/m3和278Ω。与阴极无修饰电池相比，电池产电性能明显提高。阴极催化剂PANI-Fe-C电池（MFC-P）的表观内阻为95.55 Ω，最大输出功率密度为10.17 W/m3，分别比使用Pt/C催化剂的微生物燃料电池（MFC-Pt）大29.12 Ω和0.61 W/m3。SEM表明PANI-Fe-C的比表面积仍比Pt/C的比表面积（733.7 m2/g）小，说明PANI-Fe-C的催化性能主要来源于其化学结构。.制备了铁修饰及聚苯胺修饰两种阳极材料，铁修饰石墨毡阳极MFC最大功率密度和表观内阻分别为5.7W/m3和51Ω，聚苯胺修饰阳极功率密度、表观内阻分别为4 W/m3和156 Ω，与阳极无修饰相比，电池产电性能明显提高。.从水体沉积物中分离获得3株产电微生物，PCR测序鉴定结果表明获得光合产电菌种3株。.设计双室立方体MFC，放大至5L，用于产电菌纯菌扩大培养。构建无膜空气阴极微生物燃料电池，放大至50L，用于废水处理。对无膜空气阴极微生物燃料电池的阳极石墨毡数量和阴阳极距离进行优化，发现阳极石墨毡为4块、阴阳极距离为2 cm是该电池产电的最佳结构。当电池处理醋酸钠废水时，最大功率密度达到7.6 W/m3，COD去除率为83.6±3.1%。当处理鸡粪废水时，电池的最大功率密度为6.9 W/m3，COD去除率达到88.3±2.8%。.串、并联微生物燃料电池组可以提高工作电压、电流。适宜的混联方式可以降低由内阻差异而引起的能量损失，外电阻为30 Ω时，混联电池组输出功率密度(30.3 mW/m2)，将25个无膜空气阴极微生物燃料电池串联，组成微生物燃料电池组。电池组的开路电压与内阻分别相当于各个单电池的开路电压之和内阻之和。处理鸡粪废水时，电池组的最大输出功率为12.8 mW，相当于单电池的输出功率相叠加。说明微生物燃料电池组既能提高输出功率，又能大大提高有机废水的处理能力。

项目成果

期刊论文数量（31）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A high-performance electrocatalytic air cathode derived from aniline and iron for use in microbial fuel cells
由苯胺和铁制成的高性能电催化空气阴极，用于微生物燃料电池
  • DOI：
    10.1039/c3ra47931e
  • 发表时间：
    2014-03
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Li, Haoran;Wang, Weida;Du, Zhuwei;Ng, How Yong
  • 通讯作者：
    Ng, How Yong
Deposition of Fe on graphite felt by thermal decomposition of Fe(CO)5 for effective cathodic preparation of microbial fuel cells.
通过 Fe(CO)5 的热分解将 Fe 沉积在石墨毡上，用于微生物燃料电池的有效阴极制备。
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2013.01.153
  • 发表时间：
    2013-04
  • 期刊：
    Bioresource Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Wang Peng;Lai Bin;Li Haoran;Du Zhuwei
  • 通讯作者：
    Du Zhuwei
Deposition of Iron on Graphite Felts by Thermal Decomposition of Fe(CO)5 for Anodic Modification of Microbial Fuel Cells
通过 Fe(CO)5 热分解将铁沉积在石墨毡上用于微生物燃料电池的阳极改性
  • DOI：
    10.1016/s1452-3981(23)14634-7
  • 发表时间：
    2013-04
  • 期刊：
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Wang Peng;Li Haoran;Du Zhuwei
  • 通讯作者：
    Du Zhuwei
Fluidized roasting reduction kinetics of low-grade pyrolusite coupling with pretreatment of stone coal
低品位软锰矿流态化焙烧还原动力学与石煤预处理耦合
  • DOI：
    10.1007/s12613-013-0716-5
  • 发表时间：
    2013-03-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MINERALS METALLURGY AND MATERIALS
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Feng, Ya-li;Cai, Zhen-lei;Liu, Xin-wei
  • 通讯作者：
    Liu, Xin-wei
菱锰矿与石英浮选行为及其机理研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    东北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯雅丽;杨志超;李浩然;张旭
  • 通讯作者：
    张旭

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

The relative error caused by reproducibility in two-dimensional correlation spectroscopy
二维相关光谱再现性引起的相对误差
  • DOI：
    10.1016/j.molstruc.2009.11.027
  • 发表时间：
    2010-06
  • 期刊：
    J. Mol. Struct.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李浩然
  • 通讯作者：
    李浩然
考虑驾驶风格的闭环反馈车速引导方法研究
  • DOI：
    10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.03.012
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    交通运输系统工程与信息
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李浩然;褚端峰;梁栋才;周涂强
  • 通讯作者：
    周涂强
河西走廊沙漠-绿洲过渡带固沙植物根区土壤物理性质及持水特性
  • DOI：
    10.19336/j.cnki.trtb.2020071101
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    土壤通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    付鹏程;胡广录;巩炜;李浩然;周川
  • 通讯作者：
    周川
新乡市不同环境土壤中弓形虫污染情况调查
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    热带医学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    左素琼;肖婷伟;李涵;孔令敏;杜辉;赵子昂;李浩然;张振超;李祥瑞;王帅
  • 通讯作者：
    王帅
中低温超临界CO_2及其混合工质布雷顿循环热力学分析
  • DOI：
    10.11949/0438-1157.20211432
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙铭泽;马宁;李浩然;姜海峰;洪文鹏;牛晓娟
  • 通讯作者：
    牛晓娟

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

李浩然的其他基金

微生物燃料电池电子产生与传递过程的基础研究
  • 批准号：
    20876160
  • 批准年份：
    2008
  • 资助金额：
    36.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
堆式原位生物反应器中铁循环转化的生化过程
  • 批准号：
    20576137
  • 批准年份：
    2005
  • 资助金额：
    26.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
有机废水还原金属氧化物废料的微生物催化作用
  • 批准号：
    20176061
  • 批准年份：
    2001
  • 资助金额：
    22.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码