集电方式对填料型微生物燃料电池性能的影响

针对MFC 的产电机理、产电微生物、构型优化、电极材料、分隔材料等方面，国内外学者进行了广泛的研究并取得一定成功。然而，这些研究主要采用MFC 小试装置，反应器体积超过10 L 的MFC 研究却很少。

 

实用化是未来MFC 的主要发展趋势，MFC 体积有效放大是实用化过程中的关键步骤，填料型MFC 中的填料电极能负载大量产电微生物，是一种适合MFC 放大的构型。然而，作为电极材料的填料，一方面是产电微生物的载体，另一方面也担负着传递电子的作用。因此，提高电子传导的有效性，进而提高功率密度，是填料型MFC 放大过程中亟待解决的问题之一。目前，填料型MFC 中常用的集电材料主要包括碳和金属两类，其中金属( 不锈钢、钛网等) 集电材料具有导电性好、强度高、抗腐蚀等优点，有较好的应用前景。集电体与电极材料的有效耦合，能减小电极的欧姆阻力，提高功率密度。因此在反应器放大的同时，需要通过集电体构型的优化来实现电子的有效收集。

 

笔者以总体积为25 L 的填料型生物阴极MFC为研究对象，比较不同集电方式( 包括集电体放置方向、集电体分层放电等) 对MFC 产电性能的影响，结合不同进水方式分析集电体分层放电的差异，并通过模拟压力试验分析不同深度下集电体与填料之间的接触电阻，旨在为填料型MFC 的放大、集电方式的优化提供参考。