能源的发展和需求是从古到今永不变更的话题,环境保护也是近年来格外重视的问题,能源的短缺、环境大气的污染都将影响到人类未来的发展。我国每年都有大量的秸秆被焚烧,如果能将秸秆与能源结合,将实现经济增长和生态环境二者间的平衡。当今,微生物燃料电池(MFC)作为一种利用生物质的化学能产生电能的理想装置,如果能利用秸秆及其组分在MFC中高效转化为电能,不仅拓展了秸秆利用的新模式,更是拓宽了MFC的作用领域,具有重要的研究意义和价值。本文中,以双室微生物燃料电池(MFC)为反应器,以枯草芽孢杆菌为阳极启动菌,探究了不同阴极液组分对秸秆水解液产电性能的影响。当分别以铁氰化钾溶液、铁氰化钾与氯化钠混合溶液、氯化钠溶液作为阴极液时,实验结果表明:在MFC运行的前4450分钟内铁氰化钾为阴极液时最大产电量为38 m V,最大功率密度为0.023 W/m~2,电流密度为0.077 A/m~2,内阻为2.7248Ω。运行至4450分钟后混合溶液为阴极液时最大产电量为42 m V,最大功率密度为0.013 W/m~2,电流密度为0.058 A/m~2,内阻为3.1409Ω。实验过程中,以氯化钠为阴极液时,最大产电量为14 m V,最大功率密度为0.002 W/m~2,电流密度为0.018 A/m~2,内阻为5.4762Ω。综合结果表明:以铁氰化钾溶液为阴极液时,体系运行更加稳定。功率密度大小与内阻有关。通过扫描电子显微镜的观察发现,以铁氰化钾为阴极液的实验中,阳极碳毡上的微生物较多,且多以杆状形态微生物富集。以秸秆中纤维素组分羧甲基纤维素钠为底物,研究了羧甲基纤维素钠浓度对MFC产电性能的影响,当羧甲基纤维素钠浓度为10.0、2.5、1.0、0.5、0.1 g/L时,电池的稳定电压为104、107、100、147、45 m V。结果表明:当羧甲基纤维素钠浓度为0.5 g/L时,MFC产电性能最优,最大产电量为147 m V,最大功率密度为0.106 W/m~2,内阻为0.3312Ω。当底物浓度过高或过低时,均不利于微生物对其分解利用。以秸秆中的纤维素组分为底物时低于以秸秆为底物时MFC的产电量,且其产电量占以秸秆为底物时产电量的59%左右,这和纤维素组分在秸秆中的占比45%左右较接近。以秸秆中的半纤维素主要组分(L-阿拉伯糖和D-木糖)为底物,改变秸秆的半纤维素组分(L-阿拉伯糖和D-木糖)浓度,当浓度为1.0 g/L时,其最大产电量为51 m V,最大功率密度为0.013 W/m~2,此底物浓度也将用于后续实验中。该实验证明:以半纤维素组分(L-阿拉伯糖和D-木糖)为底物时占以秸秆为底物时产电量的20%左右,这与半纤维素组分在秸秆中的占比较少约35%相差不多。探究不同运行条件对MFC产电性能的影响,通过改变菌种、搅拌方式、阴极液的p H值及浓度,分别得到如下结论:使用枯草芽孢杆菌为启动菌的产电性能优于混菌,混菌体系较为复杂,其优势菌种未必是阳极室所需的产电菌。适当的搅拌方式比静止时的产电效果更好,通过观察反应后阳极碳毡微生物形态可知,适当搅拌状态下使微生物更好的富集于碳毡上。当p H=6.4浓度为25 m M的铁氰化钾溶液作为阴极液时,更有利于提高产电功率。