Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体的微生物燃料电池持续产电机制

摘要：

阴极氧还原反应(ORR)是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.当阴极液中存在20.0 mmol/L的Fe(Ⅲ)-EDTA时,电池内阻仅为300Ω,比对照降低了900Ω,其输出电压(1 000 Ω下)与功率密度可维持在200.1 mV、16.0 mW/m~2左右,比不加的对照分别提高73.2%、70.1%.Fe(Ⅲ)-EDTA氧化再生与持续产电试验表明,Fe(Ⅲ)-EDTA可通过曝气氧化再生、循环利用,即Fe(Ⅲ)-EDTA可作为阴极电子穿梭体加速电子至氧气的传递.Fe(Ⅲ)-EDTA首先接受阴极电子被还原成Fe(Ⅱ)-EDTA,在阴极室充分曝气条件下,Fe(Ⅱ)-EDTA将电子传递给O2同时被氧化再生成Fe(Ⅲ)-EDTA,从而完成电子从电极传递到氧气的穿梭过程,MFC得以长期稳定运行.进一步优化试验显示,Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体强化MFC产电的适宜条件为:浓度20.0 mmol/L、pH=5.0左右.在此条件下MFC的最大功率密度达100.9 mW/m~2.

关键词：微生物燃料电池、电子穿梭体、Fe(Ⅲ)-EDTA、氧化再生、Klebsiella、pneumoniae、L17

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分类号：X382(环境与清洁生产（无污染技术）)

资助基金：国家自然科学基金40601043;20777013;广东省自然科学基金07006759;广东省科学科技创新引导项目CX2007

在线出版日期：2010-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：2142-2147