微生物电组成(microbial electrosynthesis，MES)是使用微生物作为催化剂将CO电复原为有机物（如甲烷、乙酸、丁酸等）的进程。与传统无机催化剂比较，微生物具有产品选择性高、长时刻稳定性高（可自我再生）、催化过电位低和可生生长链有机物等长处。因而，MES为CO资源化和冗余电能的贮存方面具有宽广的使用远景。可是，现在约束MES实践使用的首要瓶颈是其较低的电流密度，即较低的产品组成速率。

　　传统的MES反应器均为根据阴极电活性生物膜的设备。尽管经过电活性菌株富集选育和电极资料润饰改性，一般阴极生物膜的电流密度已到达10 A/m2水平，可是仍远低于工业使用的要求（103A/m2）。电催化产氢的电流密度已达工业化使用水平，且氢气是微生物杰出的电子和质子供体。因而，将电解产氢和发酵耗氢原位耦合有望逐渐进步MES的电流密度。可是，因为氢气在水中的溶解度极低，怎样来完成高电流密度条件下的高氢气使用率（即高库伦功率）是该体系成功的要害。

　　为了进步氢气在反应器内保存时刻，遭到鼓泡塔反应器的启示，西安交大化工学院郭坤特聘研讨员课题组构建了一种电解氢气鼓泡塔反应器（图1）。该设备将电解槽置于反应器的底部用于原位供给氢微气泡，鼓泡塔置于电解槽上部以添加电解氢气泡在反应器的保存时刻。在此反应器中接种同型产乙酸功用菌群，在156 A/m2电极电流密度条件下，鼓泡塔的存在可将反应器的库伦功率从5%进步到70%。该反应器的产乙酸速率到达898 g/m2阴极/d（1.2 g/L反应器/d），是绝大多数根据生物膜的MES反应器产乙酸速率的10倍以上。

　　为了进一步强化反应器内的气液传质和进步反应器的生物量，课题组与西安交大能动学院王云海教授协作，规划开发了电解氢气移动床生物膜反应器（图2）。移动床内填料的存在，逐渐进步了氢气泡的停留时刻，强化了气液传质，一起进步了反应器内的生物量。该反应器将前一种反应器的产乙酸速率进步了四倍，到达4.1 g/L反应器/d。此外，在该反应器内接种产甲烷功用菌群，在2 A的恒电流运转形式下，反应器的库伦功率高达92.5%，甲烷的产率最高可达1.4L/L反应器/d（141.5 L/m2阴极/d），是已报导最大值的两倍左右。

　　以上研讨效果为MES体系电流密度的逐渐进步供给了新的思路，开始完成了高电流密度条件下的高库伦功率乙酸和甲烷组成。一起，以上反应器尺度比已报导MES反应器高出近两个数量级，为MES反应器的规划扩大供给了必定的理论基础和实践经验。微生物电组成的研讨将会对我国“3060双碳”方针的完成供给一种新的技能保证，一起也为可再生电能的贮存供给了新的办法和思路。

　　以上电解氢气鼓泡塔反应器获得我国创造专利一项（创造称号：一种电解氢气鼓泡塔微生物电组成反应器及其使用办法，创造人：郭坤，专利号：ZL6.7）。该效果以“根据电解氢气移动床反应器的微生物电组成复原CO2产甲烷研讨”为题发表于该范畴世界尖端期刊《化学工程学报》上,论文榜首作者为西安交大化工学院助理教授蔡文芳，郭坤特聘研讨员和王云海教授为一起通讯作者。

　　以上作业获得了国家自然科学基金、陕西省基金、我国博士后面上项目、中心高校根本科研业务费等项目的支撑。

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