用于制氢的微生物燃料电池和微生物电解池的质量流量控制

燃料电池和电解研究对于未来氢经济的增长都至关重要，其中氢将作为相对于碳氢化合物的主要燃料发挥核心作用。为了实现这一目标，氢燃料电池和电解研究人员致力于实现以下目标：

什么是微生物燃料电池和微生物电解电池？

微生物燃料电池和微生物电解电池是两种新兴的生物电化学系统（BES），它们具有解决上述一些挑战的令人兴奋的可能性。

微生物燃料电池(MFC)发明于 2000 年代中期，描述了通过调节使用产电细菌或能够将生化能转化为生物电能的细菌催化的生化反应来产生生物电的燃料电池。这些微生物燃料电池可用于废水处理、可再生能源生产、水回用和生物修复。

在这种类型的燃料电池中，细菌在有机物（例如乙酸盐）氧化过程中在阳极室中产生电子和质子。电子通过外部电路到达位于阴极室中的终端电子受体（例如氧气、硝酸盐等），发生还原反应。同时，质子和阳离子通过膜或电解质移动到阴极室。

相反，微生物电解池（MEC）通过利用产电细菌结合小的外部电压来驱动电解来产生氢气（或其他重要气体）。由于工作功率要求相对较小，因此可以使用太阳能轻松提供额外电压。这使得可以将其归类为可再生形式的氢气生产。

通过结合这两种技术，微生物燃料电池可用于发电为微生物电解池提供动力。这使得仅使用可再生和可持续能源就可以从生物流体中被动产生氢气。

微生物燃料电池可以设计成单室或双室配置。

在单室微生物燃料电池中，室包括连接到膜和阳极室的空气阴极（其中氧气从周围空气的微孔流出）。

双室微生物燃料电池通过质子交换膜分为阴极室和阳极室。化学需氧量（COD）生物质溶液流经阳极室，与阳极上的细菌相互作用后释放电子和质子以发电。

在两种配置中，液体流量控制器均可调节进入腔室的生物质溶液的流量。根据设计，使用气体或液体质量流量控制器将氧气溶液流入双室配置。

Alicat 的液体流量控制器（例如 LC 系列或CODA KC 系列）可以调节和优化进出燃料电池的生物质溶液的流量。调整流速使研究人员能够确定理想的流量操作条件。

这些产品的其他功能和规格包括：

微生物电解池利用微生物和外部电压驱动生化反应，产生氢气或其他重要的电解产物。

尽管微生物电解池相对较新，但迄今为止已经实施了几种不同的设计。其中一些包括：

在分批补料系统中，COD 生物质溶液由液体质量流量控制器控制，并流入具有一系列堆叠的 MEC 的室中。该反应持续数天，然后被清除并被另一批生物质溶液替代。重复这个过程。

Alicat 的液体质量流量控制器可以使用各种串行、模拟或工业协议选项进行通信以求和并控制配料。这允许分批补料系统的自动化。

在具有废水回收的连续流中，生物质溶液以低流速在储器和反应室之间连续泵送。该溶液与微生物催化剂反应产生氢气或其他重要气体，并在系统中多次循环。

Alicat 的 CODA KC 系列可与计量泵一起使用，用于液体流量控制，无需外部压力源。这种组合允许移动和控制整个系统的流量，从而优化性能。

在没有废水回收的连续流动中，COD 被新的生物质溶液连续泵送。废水被排出，而不是通过系统循环利用。

与废水回收的连续流一样，KC 系列液体控制器可以与计量泵结合使用以进行流量调节。

总之，艾里卡特液体质量流量控制器（例如 LC 系列和 KC 系列）通过以下方式为这些系统增加了价值：