微生物燃料電池
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-12
微生物燃料電池的視頻教程
燃料電池發動機技術現狀與展望
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氫能燃料電池汽車發展的機遇與挑戰
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基于Fluent的固體氧化物燃料電池(SOFC)建模
采用Fluent SOFC模塊進行固體氧化物燃料電池建模 采用ANSYS meshing 網格劃分并定義邊界 采用fluent 和sofc模塊完成燃料電池單流道仿真計算
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微生物燃料電池的實例教程
基于堆積型陽極的微生物燃料電池因材料成本低且在大型反應器中適用性強，在實際應用中具有較好前景。但是，堆積結構常帶來堵塞問題，因此基于堆積型陽極的微生物燃料電池通常穩定性較差。
有鑒于此，南京工業大學閭敏、謝小吉課題組以自然界中的“廢物”蒼耳子為原料，制備了生物炭堆積的疏松陽極，從而提升堆積型陽極微生物燃料電池的長期穩定性。該工作近期發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9368。
圖1 基于蒼耳子的堆積型疏松陽極用于微生物燃料電池
生物炭由蒼耳子直接炭化獲得，保持了蒼耳子特殊的外形，保證了其在制備成堆積型陽極后具有疏松的結構和良好的導電性。用于微生物燃料電池時，該生物炭堆積型陽極獲得了與常用的活性炭材料堆積陽極相當的產電性能，且該燃料電池在150天的運行時間內產電性能無明顯下降，而作為參照的活性炭堆積陽極燃料電池的性能呈現極大下降。這一良好的穩定性是因為生物炭堆積陽極的疏松結構減少了長期運行過程中的堵塞現象。
這種基于蒼耳子的生物炭材料可以作為高效穩定的微生物燃料電池陽極材料，有望在實際應用中大型化長期運行。
展開 隨著電子傳輸效率大幅提升，由此產生的含銀希瓦氏菌薄膜能夠將80%以上的新陳代謝電子輸出至外部電路，使功率達到0.66Nw/Cm 2，超過以前微生物燃料電池最佳功率的兩倍。
這項研究得到美國海軍研究辦公室（Office of Naval Research）的支持。該項研究表明，隨著電流增加和效率提升，由銀-希瓦氏菌（silver-Shewanella）混合細菌驅動的燃料電池，可能為在實際應用中提供足夠的功率輸出鋪平道路。
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論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf3427
微生物燃料電池(MFCs)，可以通過微生物代謝將儲存在多種可生物降解有機物中的化學能直接轉化為電能。多種多樣的細菌種類和廣泛的燃料，使MFCs成為利用生物質和廢水處理產生可再生生物電力的有吸引力的技術。因此，MFCs越來越受到學術界和產業界的關注。在驅動這些系統的細菌中，Shewanella由于在好氧和厭氧環境中生長旺盛，并在土壤和海水中分布豐富而被廣泛研究用于生物修復和環境能量恢復。然而，從典型的希瓦氏菌MFCs中獲得的電流密度和功率密度一般都過低，不適合實際應用。低功率輸出，很大程度上受到細菌負極的限制，因為細菌負載能力低和/或相對較差的胞外電子轉移效率。
展開 有趣的是，美國微生物科學院院士Derek R. Lovley教授研究組發現Geobacter細菌在一定條件下能生長出具有高電導率的蛋白質納米線，這更有利于細菌和電極之間高效的直接電子傳輸。
圖6 微生物燃料電池
4.2 納米電極結構優化
細菌和電極之間的電子轉移是制約微生物燃料電池功率密度的重要因素。一維納米材料（納米線、納米管等）因具有連續的電子傳輸路徑、大的比表面積、易形成網狀結構等特點，有利于增強細菌和無機電極材料的電子傳輸。美國斯坦福大學崔屹教授及其合作者使用碳納米管包覆的海綿復合物作為電極組裝微生物燃料電池，這種碳納米管海綿電極具有很低的內阻、均勻的大孔結構和增強的力學性能，提高了微生物燃料電池的功率密度。Zhao等人采用導電的PANI納米線三維分級多孔網絡結構修飾的石墨氈作為電極，和Shewanella loihica PV-4細菌組裝成微生物燃料電池，發現大的孔隙率和比表面積使功率密度提高了一個數量級。
5.電生理學
電生理學是一門研究生物細胞或組織的電學特性的科學。主要包括細胞膜電勢變化， 跨膜電流的調節。在神經科學上主要研究神經元的電學特性，尤其是動作電位。它涉及在多種尺度上從單個離子通道蛋白到整個器官如心臟的電壓變化或電流變化的測量值。在神經科學方面，它包括神經元的放電活動的測量，特別是動作電位的活動。記錄來自神經系統的大規模電信號，如腦電圖的記錄，也可以被稱為電生理記錄。
5.1 納米線晶體管
納米線晶體管通常具有源極、漏極和柵極。在源極和漏極間施加電壓，可測得該晶體管的電導，其大小取決于該器件的尺寸和摻雜濃度。在源極和漏極間施加電壓不變的前提下，通過改變柵極電壓，即可改變源極和漏極間的電流。通過在溶液中施加已知的電壓改變柵極電壓，可獲能源極和漏極間電流的變化。
展開 受試驗石蕊試紙的簡單性的啟發-巴斯水資源創新與研究中心（WRIC @ Bath）和可持續化學技術中心（CSCT）的跨學科研究人員開發了一種創新微生物燃料電池（MFC），這種電池通過將導電墨水中的可生物降解碳電極絲網印刷到單張紙上而獲得。
MFC使用附著在碳電極上的“電”細菌產生電信號這一自然生物過程。當細菌處于被污染的水中時，它就會發出這是不安全的水的用于警告的異樣電信號。研究人員將他們的MFC作為概念驗證試驗，作為傳感器來探測水中生物活化物質（如甲醛）的含量。
研究人員在《生物傳感器和生物電子學》雜志上發表的論文中寫道：“由于紙張基質本身就是兩個電極之間的隔膜，所以它無膜。此外，由于毛細管壓力產生的自動微流體可以通過改變紙張結構來操縱，從而可以調節設備的性能，因此不需要樣品泵送。
人們希望該設備能夠為世界上最貧窮的一些國家提供低成本、簡單和快速的檢測水源的方法。每臺設備的成本預計不超過1英鎊，紙傳感器是由可生物降解的組件制成的，因此它也是環保的，不會留下任何金屬殘留物。設備重量不到一克，所以也方便使用和運輸。
研究人員目前正在研究一種將傳感器和電子設備連接起來的方法，例如通過無線發射器將傳感器連接到手機上，從而快速、方便地識別供水是否安全。該研究小組已經發現，他們可以通過將兩個連續的MFCs 并聯在一起來增強傳感器的性能。
研究的主要作者WIRC @ Bath和 CSCT的Mirella Di Lorenzo博士說：“這項工作可能會是在水使用點測試水安全性的革命性突破，因為這項設備不僅是綠色的、易于操作的和快速的，而且對所有人都是負擔得起的。”
她補充道：“這種類型的研究將會產生顯著的積極影響，特別是對那些甚至連最基本的測試工具都難以獲取的區域時十分有利的。
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本研究建立的紙基微流體燃料電池模型主要基于甲醇和氧氣的電化學反應，反應
過程中產生二氧化碳和水。反應逸出的電子通過外部電路傳遞，從而在電路中產生電
流。陰極反應釋放出大量羥基離子，形成堿性電化學反應環境，有效地促進了反應過
程，采用氫氧化鉀溶液作為燃料的支持溶液和電解質能維持堿性反應環境。
模型和仿真結果如圖所示：
摘要：固體氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cell，SOFC)長期在高溫下運行，蠕變不可避免，蠕變變形會導致損傷，產生裂紋，不同流道布置對平板式 SOFC 蠕變損傷會產生顯著的影響。建立平板式 SOFC 多物理場模型，將 COMSOL 多物理場數值模型計算得到的不均勻溫度場作為熱載荷施加到 ABAQUS 模型中，再基于 Wen-Tu 蠕變延性耗竭模型開發了蠕變損傷子程序，研究平板式
來源 | Applied Thermal Engineering
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背景介紹
可持續發展政策的重點是采用可再生能源和減少化石能源的使用。固體氧化物燃料電池（SOFC）是可再生能源轉換裝置，由于其低排放、高效率和易于獲得等優點，成為具有巨大潛力的能源裝置選擇之一。大型SOFC固定式發電系統通常由多個電堆組裝而成
I
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本次研討會整合西門子綠色氫能行業的仿真測試解決方案
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01
背景介紹
質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優點，因而被廣泛應用于分布式發電、便攜式供電、交通運輸等領域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞
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對于燃料電池系統來說，如果把燃料電池系統比作人體，電堆可以比擬為燃料電池的“心臟”，那么空壓機可以稱之為燃料電池的“肺”。同樣，燃料電池系統的高性能輸出需要強大的“心-肺功能
摘要：由于傳統車用渦輪增壓器葉輪的效率、流量以及壓比等各項性能無法滿足設計要求
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背景介紹
電動汽車 (EV)，包括純電動汽車 (BEV) 和燃料電池汽車 (FCV)，被認為是汽車應用中實現零碳排放和新能源利用的有前途的解決方案。盡管 BEV 技術和市場化的持續高速發展，但 FCV 的技術發展具有強大的動力，主要是因為它們在行駛距離和充電時間方面優于
01/前言
