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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:石少華
研究生(外文):Shao-Hua Shih
論文名稱:構築以紫色不含硫菌為微生物電池基礎之生物反應器
論文名稱(外文):Development and application of a microbioal-cell-based bioreactor with Rhodopseudomonas palustris
指導教授:黃介辰
指導教授(外文):Chien-Chen Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:生命科學系所
學門:生命科學學門
學類:生物學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:微生物燃料電池紫色不含硫光合菌
外文關鍵詞:microbial fuelRhodopseudomonas palustris
相關次數:
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本研究操作雙槽式微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell, MFC),分別在陽極槽以紫色不含硫光合菌作為菌種並以其培養基為燃料,陰極則以磷酸鹽為緩衝液、氯化鈉為電解質。探討系統操作條件對微生物燃料電池效能(電流、電壓、電流密度)之影響。由實驗結果顯示紫色不含硫光合菌Rhodopseudomonas palustris 636 菌株具有產生電流的能力。在陽極槽加入電子傳遞介質(中性紅,neutral red)、電極上包覆生物膜、陽極槽厭氧處理、系統外加電壓、加入營養源等操作條件下,均可以提高本電池系統的效能。本實驗系統在生物發電尚未達實用階段,下一階段要由改進電極材料及基因工程改進菌種代謝模式的方向研究改進。
Two-chamber microbial fuel cells (MFCs) were operated in this research. Phosphate solution containing sodium chloride was used as buffer in the cathode chamber and Rhodopseudomonas palustris 636 medium was used as fuel in the anode chamber.
Performances of MFC on current, voltage and current density were examined as functions of operational conditions. The results demonstrated Rhodopseudomonas palustris 636 strain have the ability to generate current in MFCs.
Appling different operational conditions: (1) adding the mediator, neutral red; (2) covering biofilm on anode; (3) dissolving oxygen in anode chamber; (4) appling voltage; and (5) adding nutrition, can promote the efficiency of MFCs.
Future research will be conducted on the improvement of electrode materials, microorganism selection, and gene- engineering microorganism metabolism of the fuel cell.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
第一章 前言 1
一、研究動機 1
二、研究目的 2
三、研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
一、微生物燃料電池的沿革 3
二、微生物燃料電池的機制 4
三、微生物燃料電池構造 7
(一)、電極 7
(二)、微生物燃料電池之陽極 7
(三)、微生物燃料電池之陰極 8
四、質子交換膜 8
五、電子傳遞機制 8
六、目前已發展之微生物燃料電池構型 12
(一)、雙槽式微生物燃料電池 12
(二)、單槽式微生物燃料電池 12
(三)、平板式微生物燃料電池 12
(四)、無質子交換膜之微生物燃料電池 13
(五)、向上流式燃料電池 13
(六)、底泥燃料電池 13
七、微生物燃料電池之應用 14
(一)、發展為生物偵測器 14
(二)、發展廢水處理系統 14
八、電子傳遞介質 15
(一)、電子傳遞介質作用原理 15
(二)、電子傳遞的介質分類 15
第三章 材料與方法 17
一、實驗規劃 17
二、實驗材料與設備 18
三、分析方法與儀器設備微生物燃料電池裝置 19
(一)、電化學分析儀 19
(二)、電壓(voltage) 19
(三)、最大功率密度(maximum power density) 19
(四)、氧化還原電位(oxidation reduction potential, ORP) 20
(五)、pH值 20
(六)、循環伏安法( cyclic voltammetry, CV ) 20
(七)、開放電路電位 (open circuit potential,OCP) 21
四、菌種與培養 21
(一)、菌種來源 21
(二)、菌種保存 21
(三)、培養基 21
(四)、菌液濃度測量 22
第四章 結果與討論 24
一、 系統操作條件對微生物燃料電池效能之影響 24
(一)、Rhodopseudomonas palustris 636 菌種產電能力測試 24
(二)、電子傳遞介質 25
(三)、陽極槽厭氧處理 25
(四)、外加電壓 25
(五)、陽極槽微生物附著電極的影響 26
(六)、加入新基質(光合菌培養基)後對電位的影響 26
二、討論 27
(一)、Rhodopseudomonas palustris 636 菌種能產生電流 27
(二)、電極連接材料發生氧化 27
(三)、擷取代謝過程的電子,干擾微生物生理 27
(四)、發展連續流電池系統 27
第五章 建議 29
第六章 參考文獻 30
表與圖 33
附錄 49
衣寶廉 (2005) 燃料電池-原理與應用,五南圖書出版股份有限公司,台北

胡啟章 (2003) 電化學原理與方法 , 五南圖書出版股份有限公司,台北

陳建宏 (2005) 微生物燃料電池處理污水與醋酸溶液之產電潛能,國立臺灣海洋大學 河海工程研究所 碩士論文

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