集電方式對填料型微生物燃料電池性能的影響

針對MFC 的產電機理、產電微生物、構型優化、電極材料、分隔材料等方面，國內外學者進行了廣泛的研究并取得一定成功。然而，這些研究主要采用MFC 小試裝置，反應器體積超過10 L 的MFC 研究卻很少。

 

實用化是未來MFC 的主要發展趨勢，MFC 體積有效放大是實用化過程中的關鍵步驟，填料型MFC 中的填料電極能負載大量產電微生物，是一種適合MFC 放大的構型。然而，作為電極材料的填料，一方面是產電微生物的載體，另一方面也擔負著傳遞電子的作用。因此，提高電子傳導的有效性，進而提高功率密度，是填料型MFC 放大過程中亟待解決的問題之一。目前，填料型MFC 中常用的集電材料主要包括碳和金屬兩類，其中金屬( 不銹鋼、鈦網等) 集電材料具有導電性好、強度高、抗腐蝕等優點，有較好的應用前景。集電體與電極材料的有效耦合，能減小電極的歐姆阻力，提高功率密度。因此在反應器放大的同時，需要通過集電體構型的優化來實現電子的有效收集。

 

筆者以總體積為25 L 的填料型生物陰極MFC為研究對象，比較不同集電方式( 包括集電體放置方向、集電體分層放電等) 對MFC 產電性能的影響，結合不同進水方式分析集電體分層放電的差異，并通過模擬壓力試驗分析不同深度下集電體與填料之間的接觸電阻，旨在為填料型MFC 的放大、集電方式的優化提供參考。