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技术项目

微生物燃料电池
项目名称 微生物燃料电池技术及有机物制氢发电
一级行业 A新能源
二级行业 A3生物质能
关键词 新能源、微生物燃料电池、制氢发电、产业化
研究单位 中国科学院过程工程研究所
项目负责人 ——
立项时间 2010
完成时间 ——
 
 
项目评估
           
项目类型 国家自然科学基金,863项目
知识产权 发明专利
项目成熟度 产业化
项目技术级别 ——
工作分解 ——
项目简介

一、项目背景
      随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高,水污染与能源危机成为了当今世界面临的两大难题。以废水为燃料的微生物发电是一种新的可再生能源利用方式,具有常温发电、发电清洁高效、可循环利用等优点。已有研究显示单室上升流无膜MFC与其他型式相比,运行稳定,结构简单、维护成本低,适合长时间工作,用于制氢效率高,成本相当于电解水的三分之一。
二、项目简介
      微生物燃料电池(MFC)是利用微生物直接氧化还原性可生物降解物质,并从中生产电能的装置。原理与燃料电池(FC)相似,但可以利用比甲醇或氢更复杂的燃料。
      从微生物角度考虑,微生物燃料电池废水处理技术是一种厌氧生物处理工艺,但又不同于传统的厌氧工艺。微生物燃料电池与现行的有机物发电和污水处理技术相比,不论从运行还是功能方面都具有很多优点。
      (1)可利用生物废物/有机物发电,清洁环保
      它能够直接利用生物废物和有机物产生电能,产出的能量可以用作污水处理厂的运行,或者在电力市场出售。
      (2)将底物直接转化为电能,能量转化率高
      在厌氧处理过程中,产生的沼气燃烧发电时,以电能输出的能量至多只能占输入能量的1/3。虽然通过热能形式可以回收一部分能量,但总的效率仍然停留在30 %。而由于微生物燃料电池的能量转化没有中间过程,因此能量转化效率相应升高,实际总效率可达到80 %。
      (3)复电快
      MFC并不像常规的电池那样,在使用了一定时间以后需要充电才能继续使用。每次利用很短的时间补充底物MFC就可以继续工作。
     (4)污泥产量低
      目前,处理中低浓度有机废水多使用传统的是好氧处理,其最大缺点主要为能耗高(1 kWh·kg-1 碳水化合物)和剩余污泥产量大(0.4 g 污泥·g-1 基质)。针对高强度的有机废水的处理通常使用USB 法,负荷速率通常为:10~20 kgCOD·m-3·d-1,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·m-3。它的效率主要决定于燃烧沼气时损失的能量。厌氧消化相对于耗氧处理剩余污泥产量大大减少,理论上仅为0.077 污泥g-1 基质。基于微生物燃料电池过程的本质,其剩余污泥产量应该介于耗氧处理与厌氧消化两种代谢类型之间。以葡萄糖饲喂的微生物燃料电池的生长速率在0.07~0.22 之间。由于废水处理设备中剩余污泥处理的花费数额巨大,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。
      (5)简化了气体处理过程
      一般厌氧处理过程排出的气体含有高浓度的氮气、硫化氢和二氧化碳,其次是需要的甲烷或氢气。MFC排出的气体一般无毒无害,可以直接排放;
      (6)可节省曝气装置,如果采用单室MFC,选用空气阴极,被动通风的方式,则不需外加能量用于曝气。
三、市场前景
      我国每年污水处理厂的运行费用极高,无论对发展中国家还是对工业化国家来说,处理废水同时又能发电的新燃料电池技术都相当诱人,具有明显经济效益和良好社会效益。另外MFC 还可以用来处理畜牧厂、糖厂、食品工业长等富含有机物的废水。

合作方式 面议
联系方式 联系电话 010-62554241 
项目联系人 ——
地址 北京市海淀区中关村北二条1号

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