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采用石墨-无机硅胶复合阳极的土壤MFC产电性能研究

作  者:
鲁雨;周丰武;钟文辉;刘丽;李小方;邓欢
单  位:
南京师范大学环境学院;江苏省物质循环与污染控制重点实验室;中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心
关键词:
生物电化学;产电细菌;水稻土;新能源;MFC
摘  要:
土壤微生物燃料电池(MFC)可以将土壤产电细菌分解有机质产生的化学能转化为电能.为了提高土壤MFC的产电性能,实现持续稳定驱动小功率用电器,本研究发明一种新型复合材料作为阳极,在水稻土中构建了土壤MFC.通过串联两个土壤MFC,将输出电压维持在1 403.3~1 579.9 mV,实现持续驱动电子计时器稳定运行30 d.之后移除电子计时器进行土壤MFCs的电化学测试.功率密度曲线显示串联土壤MFCs最大功率密度5.45 mW·m-2,最大输出功率158.42μW.电化学阻抗谱分析表明,单个土壤MFC阳极电荷传递电阻分别为16.46Ω和16.80Ω.从阳极表面的土壤样品中提取RNA,对逆转录后的16S rRNA进行测序分析.结果显示,土壤MFCs中,阳极上有14个产电细菌相关属,其中地杆菌属(Geobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、梭菌属(Clostridium)、假单胞菌属(Pseudomonas)和脱硫球茎菌属(Desulfobulbus)16S rRNA的数量均占所有产电细菌相关属总数的10%以上,为最活跃的产电细菌相关属.

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