毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1.1微生物电池研究的意义

1.1.1 能源问题与环境保护

在过去的２０多年中，中国国内生产总值翻了两番，但能源的消费也翻了一番。２００４年，中国已成为世界第二大石油消费国，第三大石油进口国。能源问题对已高速行进多年的中国经济列车的瓶颈作用日益凸显。尽管能源生产已是高速增长，但仍无法满足经济社会发展的需求。能源问题是国民经济非常重要的问题，是一个国家或地区国民经济持续发展和社会进步的重要保障。

能源又牵扯大量的环境问题，实际的情况是，能源本身在开发使用转换过程中也可能造成很多严重的环境问题。特别是在发达国家过去经过几十年努力，把人们传统认为的污染问题比如二氧化硫的排放、粉尘的排放，这些能源燃烧以后灰渣的排放、甚至在能源开采过程中所产生的环境问题逐步解决后，现在又有一个全球变暖的问题，过去人们认为二氧化碳不是什么有害物质，可现在在大气层中，由于人类和能源相关的活动造成二氧化碳的排放逐渐积累，使大气中温室气体浓度逐渐升高，造成了全球环境变化--也就是全球变暖这么一个重大的危险。所以全球性环境问题也是和能源开发使用密切相关的。

所以谈到可持续发展问题，既要考虑到如何在今后更加公平而充分地为全人类提供必要的能源、特别给发展中国家创造发展的机会，另一方面也要解决局部的以及全球和能源相关的环境问题。

1.1.2 微生物电池向化学能源发起挑战

马萨诸塞大学（位于美国马萨诸塞州Amherst）的研究人员发现一种微生物能够使糖类发生代谢，将其转化为电能，且转化效率高达80%。

该技术有望向为各种尺寸的静止和便携式设备提供能源的燃料电池和蓄电池发起挑战。由微生物制成的生物电池不仅比用化学材料制成的电池毒性低，操作上也更为简便。此外，微生物电池在转化过程中所产生的热量也远低于燃料电池，这使得它非常适用于那些需要与人接触的应用。装备这种电池的便携式设备将不会有发生火灾或爆炸的危险。理论上，微生物电池将一茶杯糖转化的能量足以将一个60W 的灯泡点亮17小时，生成的副产品是CO2。剩下来的问题就是寻求出如何获得足够高的电压以及加快糖类转化为能量的速度的方案。目前的测试装置是采用一个未经抛光的石墨电极，而电极材料和表面结构的改进也将改善转化的过程。一个海绵的电极有助于用作保护和被覆系统。

目前，解决日趋严重的环境污染问题和探寻新的可再生能源是人类社会解决可持续发展的两大根本性问题。微生物燃料电池( MFC) 是利用微生物作为生物催化剂将化学能直接转化为电能的一种装置，在净化污水的同时收获电能，因而受到了广泛的关注［1］。

与其它燃料电池相比，MFC 具有以下特点: 1) 原料广泛。可以利用一般燃料电池不能利用的多种有机、无机物质作燃料，甚至可直接利用污水等，能够实现废物的重新利用; 2) 操作条件温和。一般是在常温、常压、接近中性的环境中工作的，这使电池维护成本低、安全性强; 3) 能量利用高效性。MFC 是将来热电联用系统的重要组成部分，使能源利用率大大提高［2］。

1.2 微生物燃料电池