微生物電解池是一種利用微生物的代謝活性產(chǎn)生電能,，并在外加電源的輔助下于陰極產(chǎn)生氫氣等清潔能源的裝置，主要由池體,、陽極,、陰極、外電路及電源組成,。陽極上通常覆蓋有一層由產(chǎn)電微生物形成的生物膜,，這些微生物以污水中的有機物為“食物”，通過代謝過程將有機物氧化分解,。
微生物電解池的工作原理主要包括以下幾個關(guān)鍵過程：
微生物代謝產(chǎn)電子：在陽極室中,，產(chǎn)電微生物通過代謝有機物產(chǎn)生電子，并將這些電子從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外的陽極上,。常見的產(chǎn)電微生物有地桿菌屬(Geobacter),、希瓦氏菌屬(Shewanella)等。
電子傳遞到陽極：微生物釋放的電子通過陽極材料(如碳布,、碳棒等)傳遞到外電路,，形成從微生物到陽極再到外電路的電子流動路徑。
質(zhì)子傳遞：在陽極微生物代謝有機物的同時,，會產(chǎn)生氫離子(質(zhì)子),。這些質(zhì)子會通過質(zhì)子交換膜或直接通過電解質(zhì)溶液遷移到陰極室。質(zhì)子交換膜是一種只允許質(zhì)子通過的半透膜,，它有效地將陽極室和陰極室隔開,，同時保證質(zhì)子的傳遞。
電子與質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)氫氣：在外電路中,，電子在電源提供的電勢差作用下從陽極流向陰極,。當(dāng)電子到達(dá)陰極后，與從陽極室遷移過來的質(zhì)子結(jié)合,，在合適的催化劑作用下發(fā)生還原反應(yīng),，生成氫氣。如果反應(yīng)條件和微生物群落適宜,，也可能產(chǎn)生甲烷等其他產(chǎn)物,。
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