好氧生物阴极型微生物燃料电池的同时硝化和产电的研究.docx

好氧生物阴极型微生物燃料电池的同时硝化和产电的研究
微生物燃料电池（MicrobialFuelCell，MFC）是一种基于微生物代谢活性的新型生物能源转化技术，其能够将有机物经过微生物代谢转化为电能，进而实现能源的可再生自给自足。而好氧生物阴极型微生物燃料电池（AerobicBio-CathodeMicrobialFuelCell，ABMFC）则是一种近年来受到广泛关注的新型MFC，其将好氧呼吸与微生物产电过程相结合，具有高效节能、环保等多种优点。目前，研究人员正在不断探索ABMFC的新应用和机制，其中一项关键研究领域就是ABMFC的硝化和产电机制。
硝化反应在自然环境中具有重要的生态作用，其与MFC的产电过程直接相关。硝化过程是通过氨氧化菌和硝化菌参与的一种生物反应，具有将氨和硝化物转化为亚硝酸和硝酸的重要作用。在ABMFC中，硝化反应通过硝化菌的介导而参与到了产电过程之中。在ABMFC的好氧生物阴极区，导致硝化反应的菌株一般为硝化杆菌属，其在阴极表面生成氧态化合物氧化底物，并且降低了阴极区的耗氧速率，具有明显的提高电化学阴极的还原效率的作用。
在ABMFC的阴极区，氧化底物将被氧化酶介导的反应过程还原，而阴极表面的电子将转移到阴极集电体（如电极或导线）上，进而形成电流。硝化反应产生了一些氧化还原电位较低的底物，能够有效地促进MFC电压、电流、功率等监测参数的提高，支持MFC的正常运行。
另外，在ABMFC中，还可以通过改变硝化反应的底物或方式来控制产电效率。如当底物为硝酸盐而非氨时，在硝酸菌的作用下，产生的氮气会降低MFC中的氧平衡问题，提高了ABMFC的生物拆分效率，从而进一步提高产电效率。
总之，ABMFC的硝化反应可以有效地提高MFC的产电效率，其作用机制是通过硝化菌的介导，将氨和硝酸等底物转化为亚硝酸和硝酸等氧化还原物，促进MFC中电子产生和传递过程，所以研究ABMFC的硝化和产电机制有重要的意义，并在未来具有广阔的应用前景。