基于家庭废水和有机基质的平板微生物燃料电池的连续电力生成

微生物燃料电池（MFC）是一种使用微生物作为生物催化剂将有机物转化为电能的设备。大多数 MFC 包含两个电极，分隔成一个或两个腔室，作为完全混合反应器运行。在本研究中，设计了一种平板 MFC（FPMFC），作为塞流反应器（无混合）运行，采用组合电极/质子交换膜（PEM）系统。反应器由两个非导电板之间形成的单一通道组成，电极/PEM 组件将其分为两半。每个电极位于 PEM 的对侧，阳极面向含有液相的腔室，而阴极面向仅含有空气的腔室。通过持续向阳极腔室输送含有废水或特定基质的溶液，研究了使用 FPMFC 的电力生成。系统在最初的 1 个月内使用家庭废水或富含特定基质（如醋酸盐）的废水进行驯化。使用纯家庭废水时，平均功率密度为 72+/-1 mW/m²，液体流速为 0.39 mL/min，COD（化学需氧量）去除率为 42%，HRT（水力停留时间）为 1.1 小时。HRT 延长至 4.0 小时时，COD 去除率达到 79%，平均功率密度为 43+/-1 mW/m²。根据 Monod 型关系，功率输出被发现与废水强度有关，半饱和常数 Ks 分别为 461 或 719 mg COD/L。使用多种有机基质（均为约 1000 mg COD/L）的功率生成维持在高水平，包括葡萄糖（212+/-2 mW/m²）、醋酸盐（286+/-3 mW/m²）、丁酸盐（220+/-1 mW/m²）、右旋糖（150+/-1 mW/m²）和淀粉（242+/-3 mW/m²）。这些结果展示了在 MFC 中使用多种有机基质进行电力生成的多样性，并表明在连续流动反应器系统中可以以高速率产生电力.