(5.1)--微生物燃料电池生活中的新能源.ppt

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1、微生物燃料电池微生物燃料电池Microbial fuel cell解决日趋严重的环境污染问题和探寻新的能源形式是解决日趋严重的环境污染问题和探寻新的能源形式是关系人类社会可持续发展的两大根本性问题。关系人类社会可持续发展的两大根本性问题。微生物燃料电池微生物燃料电池微生物燃料电池微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称简称MFC)是是以以微生物微生物为催化剂，将为催化剂，将有机物燃料有机物燃料中的中的化学能化学能直接转直接转化为化为电能电能的装置。的装置。具有发电与废弃物处置的双重功效。微生物燃料电池具有发电与废弃物处置的双重功效。微生物燃料电池代表了当今最前沿的废弃物资源

2、化利用方向，有望成代表了当今最前沿的废弃物资源化利用方向，有望成为未来有机废弃物能源化处置的为未来有机废弃物能源化处置的支柱性技术。支柱性技术。微生物燃料电池的特点微生物燃料电池的特点:直接将底物的直接将底物的化学能化学能转化为转化为电能电能，能量利用率高；，能量利用率高；原料广泛，理论上原料广泛，理论上任何有机物任何有机物都可以作为微生物的底物；都可以作为微生物的底物；微生物燃料电池可以在微生物燃料电池可以在常温常压常温常压下的环境中运行，操作条下的环境中运行，操作条件温和；件温和；微生物燃料电池主要产生二氧化碳，环保无污染，生物相微生物燃料电池主要产生二氧化碳，环保无污染，生物相容性好；容

3、性好；微生物燃料电池对于缺少发电设备的地方存在很大的市场微生物燃料电池对于缺少发电设备的地方存在很大的市场潜力，并且可以扩大目前的燃料形式以满足我们的能量需潜力，并且可以扩大目前的燃料形式以满足我们的能量需求求历史历史1、早在、早在1910年，英国植物学家年，英国植物学家马马克克比特首次比特首次发现发现了了细细菌的培养液能菌的培养液能够产够产生生电电流，于是，他用流，于是，他用铂铂做做电电极，把它极，把它放放进进大大肠肠杆菌杆菌和和普通酵母菌普通酵母菌培养液里，成功制造出了世培养液里，成功制造出了世界第一个微生物燃料界第一个微生物燃料电电池；池；2、1984年，美国制造了一种能在外太空使用的微

4、生物年，美国制造了一种能在外太空使用的微生物燃料燃料电电池，它的燃料池，它的燃料为为宇航宇航员员的尿液和活的尿液和活细细菌，不菌，不过过它它的放的放电电率极低；率极低；3、20世世纪纪80年代，英国化学家年代，英国化学家让细让细菌在菌在电电池池组组里分解里分解分子，以分子，以释释放放电电子子并向并向阳极阳极运运动产动产生生电电能；能；1.关毅,张鑫.微生物燃料电池.化学进展.2007,19(1):74-79.历史历史4、1991 年开始出年开始出现现使用微生物燃料使用微生物燃料电电池池处处理生活理生活污污水水的范例，然而，直到最近几年用的范例，然而，直到最近几年用MFC处处理生活理生活污污水得

5、水得到的到的电电池功率才有所增池功率才有所增强强；5、近几年，、近几年，MFC的研究已的研究已经经成成为为治理和消除治理和消除环环境境污污染染源，开源，开发发新型能源研究工作者的关注新型能源研究工作者的关注热热点。点。1.关毅,张鑫.微生物燃料电池.化学进展.2007,19(1):74-79.有机物作为燃料在厌氧的阳极有机物作为燃料在厌氧的阳极室中被微生物氧化，产生的电子被室中被微生物氧化，产生的电子被微生物捕获并传递给电池阳极，电微生物捕获并传递给电池阳极，电子通过外电路到达阴极，从而形成子通过外电路到达阴极，从而形成回路产生电流，而质子通过质子交回路产生电流，而质子通过质子交换膜到达阴极，

6、与电子受体反应生换膜到达阴极，与电子受体反应生成水。成水。MFC的基本工作原理和构型的基本工作原理和构型：图图1.双室微生物燃料电池双室微生物燃料电池工作工作原理原理阳极反应：阳极反应：(CH2O)nnH2O nCO24ne-4nH+阴极反应：阴极反应：4e-O24H+2H2O其阳极和阴极反应式如下所示：其阳极和阴极反应式如下所示：MFC的基本工作原理和构型的基本工作原理和构型 图图2.单室微生物燃料电池单室微生物燃料电池工作工作原理原理 生物产电机制突破生物产电机制突破 E.coli利用可溶性介体利用可溶性介体传递电传递电子子机制的假机制的假说说细细菌自介菌自介导电导电子子传递传递可能的工可

7、能的工作机制作机制纳纳米米导线传递导线传递机制机制MFCs发展现状发展现状MFCs发展现状发展现状 开发出多种开发出多种MFC工艺形式工艺形式MFCs发展现状发展现状阳极介绍阳极介绍 从从MFC的的构构成成来来看看，阳阳极极担担负负着着微微生生物物附附着着并并传传递递电电子子的的作作用用，可可以以说说是是决决定定MFC产产电电能能力力的的重重要要因因素素，同同时时也也是是研研究究微微生生物物产产电电机机理理与与电电子子传传递递机机理理的的重重要要的的辅辅助助工工具具。现现在在，MFC阳阳极极主主要要是是以以碳碳为为主主要要材材料料，包包括括碳碳纸纸、碳碳布布、石石墨墨棒棒、碳碳毡毡、泡泡沫沫石

8、石墨以及碳纤维刷。墨以及碳纤维刷。阳极是微生物氧化分解有机物的场所，所以阳极是微生物氧化分解有机物的场所，所以微生物的量也就能影响产电量。因此阳极材料的选择微生物的量也就能影响产电量。因此阳极材料的选择主要就是考虑主要就是考虑材料的比表面积材料的比表面积。开发出多种电极材料开发出多种电极材料导电导电稳定稳定生物相容生物相容比表面积比表面积MFCs发展现状发展现状1415阳极发展现状阳极发展现状16阳极发展现状阳极发展现状 此外此外，阳极除了材料还有关注的重点就是，阳极除了材料还有关注的重点就是阳极附着的微生物阳极附着的微生物。目前已知的产电微生物有希瓦。目前已知的产电微生物有希瓦氏菌、假单胞菌

9、、泥细菌等。但是在应用范围内，氏菌、假单胞菌、泥细菌等。但是在应用范围内，很少使用纯菌，而多数使用的为混合菌群。相较与很少使用纯菌，而多数使用的为混合菌群。相较与纯菌，混合菌具有阻抗环境冲击能力强、利用基质纯菌，混合菌具有阻抗环境冲击能力强、利用基质范围广、降解底物速率和能量输出效率高的优点。范围广、降解底物速率和能量输出效率高的优点。通常使用的是厌氧发酵液、河道的厌氧底泥以及污通常使用的是厌氧发酵液、河道的厌氧底泥以及污水处理厂的厌氧活性污泥。水处理厂的厌氧活性污泥。阳极产电机制阳极产电机制17阳极产电机制阳极产电机制 图图 微生物燃料电池阳极电子传递机制示意图微生物燃料电池阳极电子传递机制

10、示意图A.A.直接接触直接接触;B.;B.纳米导线纳米导线;C.;C.氧化还原介体氧化还原介体;D.;D.还原态初级代谢产物还原态初级代谢产物原位氧化原位氧化阴极材料研究阴极材料研究 阴极材料大多使用载铂碳材料阴极材料大多使用载铂碳材料,但是由于但是由于Pt的价格的价格比较昂贵限制其商业化应用。因此需要寻找廉价的可替比较昂贵限制其商业化应用。因此需要寻找廉价的可替代阴极铂催化剂。有报道给出了掺代阴极铂催化剂。有报道给出了掺Fe3+的石墨和沉积了的石墨和沉积了氧化锰的多孔石墨作为阴极材料。氧化锰的多孔石墨作为阴极材料。阴极的介绍阴极的介绍v最新的研究表明，阴极是制约最新的研究表明，阴极是制约MF

11、C产电的主要产电的主要原因之一。最理想的阴极电子受体应当是原因之一。最理想的阴极电子受体应当是氧气氧气，但是从氧气的还原动力学来看，氧气的还原速但是从氧气的还原动力学来看，氧气的还原速度较慢，这直接影响了度较慢，这直接影响了MFC的产电性能。于是的产电性能。于是在阴极加入各种催化剂来提高氧气的还原速率在阴极加入各种催化剂来提高氧气的还原速率的研究开始了。的研究开始了。20空气阴极的制作空气阴极的制作膜的介绍膜的介绍v质子透过材料可以是盐桥，也可以是多孔的瓷隔质子透过材料可以是盐桥，也可以是多孔的瓷隔膜，理想的材料是只允许质子透过，而基质、细膜，理想的材料是只允许质子透过，而基质、细菌和氧气等都

12、被截留的微孔材料。菌和氧气等都被截留的微孔材料。v现在试验中大多选用现在试验中大多选用的是的是质子交换膜质子交换膜PEMPEM。PEM负载负载阳极室阳极室阴极室阴极室O2CO2H+e-e-e-H2Oe-H+有机物有机物微生物微生物制约电池性能的因素制约电池性能的因素(1)动动力学方面：阳极和阴极反力学方面：阳极和阴极反应应活化能活化能较较高高;(2)内阻：主要来自内阻：主要来自电电解液的离子阻力，解液的离子阻力，电电极与接触物极与接触物质产质产生的生的电电阻，以及阻，以及PEM所所产产生的内生的内电电阻阻;(3)物物质传递质传递：反：反应应物到微生物活性位的物到微生物活性位的传质传质阻力和阴阻

13、力和阴极区极区电电子最子最终终受体的受体的扩扩散。散。底物的特性和构成决定了转化有底物的特性和构成决定了转化有机废物为生物能源的效率和经济性。机废物为生物能源的效率和经济性。底物类型：底物类型：葡萄糖（糖蜜）葡萄糖（糖蜜）蛋白质类蛋白质类纤维素类纤维素类人工废水人工废水其他物质其他物质微生物燃料电池的底物微生物燃料电池的底物产电微生物产电微生物ab 电电子通子通过细过细胞膜表面的胞膜表面的细细胞色素胞色素C将将电电子直接子直接传递给电传递给电极极 某些微生物可以分泌可溶性具有氧化某些微生物可以分泌可溶性具有氧化还原作用分子作为还原作用分子作为“电子介质电子介质”调解微调解微生物和电极之间的电子

14、传递生物和电极之间的电子传递产电微生物电子传递机理产电微生物电子传递机理产电微生物电子传递机理产电微生物电子传递机理微生物细胞膜含有微生物细胞膜含有肽键肽键或或类聚糖类聚糖等不导电物质，等不导电物质，对电子传递造成很大阻力，需要借助介体将电子对电子传递造成很大阻力，需要借助介体将电子从呼吸链及内部代谢物中转移到阳极。从呼吸链及内部代谢物中转移到阳极。吸附在脱硫弧菌（吸附在脱硫弧菌（Desulfovibrodesulfricans）细）细胞膜上与碳聚合膜交结的紫精染料，可以调节电胞膜上与碳聚合膜交结的紫精染料，可以调节电子在细菌细胞与电极间的转移。子在细菌细胞与电极间的转移。在微生物燃料电池中加

15、入适当的介体，会显著改在微生物燃料电池中加入适当的介体，会显著改善电子的善电子的转移速率转移速率。介体微生物燃料电池介体微生物燃料电池p所谓无介体微生物燃料电池，是指微生物燃料电池中所谓无介体微生物燃料电池，是指微生物燃料电池中的细菌能的细菌能分泌细胞色素分泌细胞色素、醌类醌类等电子传递体，可将电等电子传递体，可将电子由细胞膜内转移到电极上。子由细胞膜内转移到电极上。无介体微生物燃料电池无介体微生物燃料电池年份年份微生物种微生物种类类评论评论1999Shewanella putrefaciens IR-1通过异化金属还原细菌证明产电微生物的存在2001Clostridium butyricum

16、 EG3首次证明革兰氏阳性细菌在MFC中产电2002Desulfuromonas acetoxidans在沉积物型MFC分离的产电微生物Geobacter metallireducens在恒定极化系统中产生电能2003Geobacter sulfurreducens在没有恒定极化条件下产生电能Rhodoferax ferrireducens利用葡萄糖作为电子受体Aeromonas hydrophilaDelta-Proteobacteria2004Pseudomonas aeruginosa利用微生物产生的中介体绿脓菌素产生电能Desulfobulbus propionicusDelta-Pr

17、oteobacteria产电微生物的发展历程产电微生物的发展历程年份年份微生物种微生物种类类评论评论2005Geopsychrobacter electrodiphilus 38耐寒性微生物Geothrix fermentans能产生一种还没有确认的电子中介体2006Shewanella oneidensis DSP10在小型MFC产生能量密度达2W/m2S.oneidensis MR-1各种各样的突变体产生Escherichia coli在产时间运行之后发现产生电能2008Rhodopseudomonas palustris DX-1产生高的能量密度（2.72W/m2）Ochrobacter

18、um anthropi YZ-1一个机会致病菌（Alpha-Proteobacteria）Acidiphilium sp.3.2Sup5极化系统在低pH值条件下产电Klebsiella pneumoniae L17这种属首次在没有中介体的情况下产生电流Thermincola sp.Strain JRFirmicutes产电微生物的发展历程产电微生物的发展历程严格厌氧严格厌氧硫还原地杆菌（硫还原地杆菌（Geobacter sulfurreducens）和金属还原地杆）和金属还原地杆菌（菌（Geobacter metallireducens）可直接向阳极传递电子，或者通过可直接向阳极传递电子，或者

19、通过纳米导线传递纳米导线传递在双室在双室MFC中，中，G.sulfurreducens利用乙酸利用乙酸盐产盐产生生电电能达能达49mW/m2地杆菌地杆菌Geobacteracae兼性厌氧菌兼性厌氧菌最最 早早 发发 现现 在在 是是 Shewanella oneidensis DSP10利利用用乳乳酸酸盐盐在在MFC中中可可获获得得较较高高的的功功率率密度密度电电子子穿穿梭梭机机制制、直直接接接接触触和和纳米导线机制纳米导线机制模式菌模式菌S.oneidensis MR-1希万氏菌希万氏菌Shewanella兼性好氧菌兼性好氧菌利用自身分泌的绿脓菌利用自身分泌的绿脓菌素作为电子穿梭体，将素作为

20、电子穿梭体，将电子传递到阳极上电子传递到阳极上绿脓菌素具有毒性，并绿脓菌素具有毒性，并非理想的产电微生物非理想的产电微生物模式菌模式菌Pseudomonas aeruginosa PAO1假假单单胞菌属胞菌属Pseudomonas严格厌氧菌严格厌氧菌C.butyricum EG3是是首首次次报报道道的的能能够够利利用用淀淀粉粉等等复复杂杂多多糖产电的细菌糖产电的细菌电子传递机制不明电子传递机制不明丁酸梭菌丁酸梭菌Clostridium butyricum光合产电光合产电菌菌厌氧光合自养菌厌氧光合自养菌利利用用光光能能和和有有机机碳碳源源进进行行光光能能异异养养，也也能能以以硫硫代代硫硫酸酸钠钠

21、、硫硫化化氢氢等等作作为为电电子子供体进行光能自养供体进行光能自养R.palustris DX-1利利用用乙乙酸酸产产电电时时功功率率密密度度最最高高，为为450mW/m2。沼沼泽红泽红假假单单胞菌胞菌Rhodopseudomonas palustris酵母真菌产电菌酵母真菌产电菌通过外膜上的电化学活性酶通过外膜上的电化学活性酶膜膜上分布有乳酸脱氢酶、上分布有乳酸脱氢酶、NADH-铁氰化物还原酶、铁氰化物还原酶、NADPH-铁氰化物还原铁氰化物还原酶和酶和细胞色素细胞色素b5以葡萄糖为电子供体时最大以葡萄糖为电子供体时最大功率密度为功率密度为2.9W/m3异常异常汉逊汉逊酵母酵母 Hansen

22、ula anomala植物植物MFC 植物微生物燃料电池（植物微生物燃料电池（P-MFC）是通过一个清洁、）是通过一个清洁、高效的方式将光能转化成电能。高效的方式将光能转化成电能。主要包括两个过程：主要包括两个过程：（1）植物）植物光合作用光合作用通过根部释放通过根部释放有机物有机物；（2）在）在MFC状状态态下，下，有机物有机物被被转转化成化成电电能能。太阳能太阳能二氧化碳二氧化碳从从能源角度能源角度讲讲，P-MFC产产生的是清生的是清洁洁安全高效安全高效的能源的能源；从从环环境角度境角度讲讲，P-MFC在在产电产电的的过过程中不会燃程中不会燃烧烧或者或者释释放放额额外的温室气体、不会消耗生

23、外的温室气体、不会消耗生态态系系统统中中储储存的存的营营养物养物质质；从从生生态态角度角度讲讲，P-MFC为为生生态态修复提供了新的修复提供了新的思路。思路。植物植物MFC的优点的优点植物植物MFC的装置的装置含有离子交换膜的结构设计含有离子交换膜的结构设计不含离子交换膜的结构设计不含离子交换膜的结构设计反应器的构型反应器的构型白鹤芋反应器的装置图白鹤芋反应器的装置图植物植物MFC的装置的装置MFC的其他应用的其他应用锰锰使用高锰酸钾作为使用高锰酸钾作为MFC阴极电子受体，可将六价锰阴极电子受体，可将六价锰离子还原为四价离子还原为四价在阴极室添加金属氧化菌在阴极室添加金属氧化菌Leptpthr

24、ix discophora SP-6在和在和电极共同作用下形成电极共同作用下形成Mn2+/MnO2氧化还原介体，氧化还原介体，MnO2沉沉淀在电极表面易被除去。淀在电极表面易被除去。MFC用于金属还原与氧化用于金属还原与氧化铁铁铁氰化钾作为铁氰化钾作为MFC阴极溶液时，三价铁可还原为阴极溶液时，三价铁可还原为二价；如果在阴极接种铁氧化菌二价；如果在阴极接种铁氧化菌Acidithiobacillus ferrooxidans，被还原的二价，被还原的二价铁又可以氧化为三价铁。铁又可以氧化为三价铁。MFC用于金属还原与氧化用于金属还原与氧化铜铜用用Cu(NO3)2作为阴极电子受体阴极液时，调整合作为

25、阴极电子受体阴极液时，调整合适的适的pH，阴极液中会有单质铜析出。，阴极液中会有单质铜析出。MFC用于金属还原与氧化用于金属还原与氧化MFC型生物毒性传感器型生物毒性传感器 水质毒性的快速在线监测是水环境质量评价的水质毒性的快速在线监测是水环境质量评价的最重要环节。最重要环节。传统理化分析方法传统理化分析方法高效液相色谱法、气相色谱高效液相色谱法、气相色谱-质谱法、液质联用法质谱法、液质联用法优点：能够定量分析水体中有毒物质的种类和浓度优点：能够定量分析水体中有毒物质的种类和浓度缺点：操作过程复杂，无法实时在线监测缺点：操作过程复杂，无法实时在线监测检测方法检测方法检测原理检测原理优点优点缺点

26、缺点鱼类毒性试验水体有毒物质对鱼类游动抑制效应可用于现场检测，现象直观，易观察实验周期长、耗材大和多次重复试验蚤类毒性试验有毒物质对水蚤生长于发育活动的抑制效应实验现象直观，易观察测试灵敏度低、实验时间长、指示生物保存困难藻类毒性试验水体中有毒物质抑制藻类光合/呼吸作用以藻类的生长抑制效应作为测试指标，准确可靠工作量大，测定周期长，指示生物保存困难发光细菌监测水体中有毒物质对发光细菌发光强度变化检测快速，技术发展较成熟，操作已程序化灵敏度较差，重现性较低，指示生物保存困难微生物燃料电池检测水体有毒物质对MFC产电量的抑制率灵敏度较高，操作简单，重现性好，产电微生物自我繁殖，无需保存微生物易产生

27、抗性，影响检测结果MFC型生物毒性型生物毒性传传感器感器生物毒性实验检测法生物毒性实验检测法水质毒性检测方法比较水质毒性检测方法比较MFC型生物毒性型生物毒性传传感器感器注入含有毒物质的水样注入含有毒物质的水样 优点：优点：结构结构简单简单成本成本低低接近自然湖泊水体，无污染接近自然湖泊水体，无污染沉积物沉积物MFC 沉积物微生物燃料电池沉积物微生物燃料电池（Sediment）是一种典）是一种典型的无膜型的无膜MFC，利用阳极污泥中的产电微生物降解，利用阳极污泥中的产电微生物降解有机物并输出电能。有机物并输出电能。SMFC的的结结构示意构示意图图沉积物沉积物MFC阳极反阳极反应应Anode r

28、eaction(CH2O)n+nH2OnCO2+nH+ne-阴极反阴极反应应Cathode reactionnO2+nH+ne-nH2O微生物电解池微生物电解池Microbial Electrolysis Cell微生物电解池微生物电解池（Microbial Electrolysis Cell,MEC）是在微生物的作用下利用电化学技术将废水或生物质是在微生物的作用下利用电化学技术将废水或生物质中有机物的化学能转化为氢能，同时使得废水中有机物的化学能转化为氢能，同时使得废水或或生物生物质得以处理或利用的一种装置。质得以处理或利用的一种装置。概念：概念：微生物电解池优点：微生物电解池优点：原料来源

29、原料来源广泛；广泛；高效，具有很高的产氢效率和能量利用率；高效，具有很高的产氢效率和能量利用率；操作操作条件温和，一般在常温、常压、中性的环境中进条件温和，一般在常温、常压、中性的环境中进行工作；行工作；反应器设计简单反应器设计简单 优点：优点：阴极和阳极在同一个反应器中，简化了反阴极和阳极在同一个反应器中，简化了反应器结构；应器结构；减少减少了反应器的内阻，提高了产氢率；了反应器的内阻，提高了产氢率；由于质子交换膜的成本高，所以单室由于质子交换膜的成本高，所以单室MEC反应器可以降低成本。反应器可以降低成本。缺点：缺点：阴极产生的氢气会扩散至阳极被产甲烷菌阴极产生的氢气会扩散至阳极被产甲烷菌

30、利用，影响产氢率。利用，影响产氢率。单室单室MEC反应器特点：反应器特点：阳极材料阳极材料阴极材料阴极材料阴极材料阴极材料微生物脱盐燃料电池微生物脱盐燃料电池概念概念 微生物脱盐燃料电池（微生物脱盐燃料电池（MDC）是在是在MFC的阳极室的阳极室和阴极室之间加上阳离子交换膜和阴离子交换膜，形成和阴极室之间加上阳离子交换膜和阴离子交换膜，形成一个中间脱盐室。一个中间脱盐室。MDC的提出的提出 不需要不需要任何外加的压力任何外加的压力和和电场电场即可实现即可实现海水海水淡化淡化，同时处理废水并，同时处理废水并产生电能产生电能，是一种新型绿色的，是一种新型绿色的海水淡化技术。海水淡化技术。2009年

31、清华大学年清华大学黄霞黄霞教授领导的研究组和美国宾教授领导的研究组和美国宾夕法尼亚州立大学夕法尼亚州立大学Logan教授课题组合作首次开展了教授课题组合作首次开展了基于微生物燃料电池技术的海水淡化研究，提出了微基于微生物燃料电池技术的海水淡化研究，提出了微生物脱盐燃料电池这一概念。生物脱盐燃料电池这一概念。原理原理 在在MDC中，阳极上的产电微生物消耗阳极室废水中的中，阳极上的产电微生物消耗阳极室废水中的有机物有机物产产生生电子电子并放出并放出质子质子时，由于质子无法穿过紧邻阳极的阴离子交换时，由于质子无法穿过紧邻阳极的阴离子交换膜，中间脱盐室中的阴离子就会转移入阳极室以保持电荷平衡。膜，中间

32、脱盐室中的阴离子就会转移入阳极室以保持电荷平衡。原理原理 而阳极产生的而阳极产生的电子电子通过外电路到达阴极室，中间脱盐室的通过外电路到达阴极室，中间脱盐室的阳离阳离子子即通过紧邻阴极的阳离子交换膜转移到阴极室。即通过紧邻阴极的阳离子交换膜转移到阴极室。在这个在这个过程中，中间脱盐室的盐水在没有任何外加压力和电场的过程中，中间脱盐室的盐水在没有任何外加压力和电场的条件下得到了淡化，与此同时产生电能。条件下得到了淡化，与此同时产生电能。原理原理MDC的优点的优点MDC 作为一种新兴的海水淡化技术具有如下优点：作为一种新兴的海水淡化技术具有如下优点：能耗低能耗低，无需外加电压即可实现脱盐室海水淡化

33、。，无需外加电压即可实现脱盐室海水淡化。功能多样化功能多样化，海水淡化同时可实现电能输出、污染，海水淡化同时可实现电能输出、污染物去除和产生氢气等高附加值产品。物去除和产生氢气等高附加值产品。操作条件操作条件温和温和，通常在常温、常压、近中性的环境，通常在常温、常压、近中性的环境中工作，反应器维护成本低、安全性强。中工作，反应器维护成本低、安全性强。生物酶催化燃料电池理论与技术生物酶催化燃料电池理论与技术传统的酶催化反应传统的酶催化反应：是指利用酶来催化化学转化：是指利用酶来催化化学转化的反应过程。的反应过程。酶酶催催化化燃燃料料电电池池：先先将将酶酶从从生生物物体体系系中中提提取取出出来来，

34、然然后后利利用用其其活活性性在在阳阳极极催催化化燃燃料料分分子子氧氧化化，同同时时加加速速阴阴极极氧氧化化还还原原 的的 一一 种种 生生 物物 燃燃 料料 电电 池池。概念：概念：原理原理原理原理能量能量转化效率高转化效率高；由于使用酶作催化剂，故有由于使用酶作催化剂，故有很高的选择性很高的选择性；反应途径反应途径可以控制可以控制；工作工作条件温和条件温和，一般只对适合酶生存的环境作要，一般只对适合酶生存的环境作要求，在近中性的条件下工作即可求，在近中性的条件下工作即可生物相容性生物相容性，即利用生物体内的葡萄糖和氧为原，即利用生物体内的葡萄糖和氧为原料，驱动植入体内的酶催化燃料电池，作为心脏料，驱动植入体内的酶催化燃料电池，作为心脏起搏器等人造器官的电源。起搏器等人造器官的电源。生物酶催化生物酶催化燃料电池燃料电池特点特点应用前景应用前景