采用光照可再生阴极电子受体的循环式微生物燃料电池及传递特性研究

微生物燃料电池(MFC)是一种能同时处理废水和回收能源的技术，但MFC产电性能的低下制约了它的广泛应用。本项目创新性的提出采用多碘离子这种电化学活性高，又具备在光照条件下氧化再生能力的物质作为MFC阴极受体，实验研究底物浓度、流速、电极孔隙率及浸润性、流场结构形式、空气流速、pH值，光照强度、气体分布器结构等因素对电池产电性能和底物去除效率的影响规律；并在此基础上，分别对阳极和阴极建立带有微生物生化反应的两相流动与传输模型和含带光催化反应的鼓泡床模型；最后根据电极内电流密度的守恒方程和欧姆定律得到的电位分布方程，运用电流密度、电位、反应物浓度等关系将阳极和阴极模型进行耦合，得到一个能够完整描述MFC内部物质传递的稳态模型，计算并讨论传输过程和生化反应、光化学、电化学反应过程在MFC内的相互作用关系及其对产电性能的影响规律，为MFC的研究开发奠定理论基础。