阴极大小对微生物电合成系统还原二氧化碳产有机物的影响

利用微生物电合成系统（microbial electrosynthesis system，MES）还原CO2合成有附加值的有机物是环境领域的热门研究方向。使用微生物电合成系统，驯化富集具有电化学活性的阴极功能微生物，通过调整阴极的大小，评价其对CO2还原的影响。设定阴极电势-0.8 V (vs Ag/AgCl)，保持阳极面积为32 cm2，调整阴极面积大小。在64 cm2的阴极面积下，MES可以获得最大的有机物产量和最佳性能，电流密度可达到2.03 A·m-2，乙酸、丁酸的最大积累量分别为262.04 mg·L-1和87.63 mg·L-1，总库伦效率达到91%。扫描电镜SEM分析表明，阴极碳毡上菌体数量较多，多为杆状菌和球菌。高通量菌群分析表明，Clostridium、Butyribacterium和Geobacter是MES阴极生物膜上的优势菌属，其丰度分别占总菌群的48.13%、7.8%和8.2%。在保证较小阳极面积的同时，适当增大阴极面积，确实可以提高MES还原CO2合成有机物的产量及提升系统的库伦效率