微生物燃料电池的电极改性及产电性能研究

发布时间：2021-06-20 07:43

　　生物电化学系统作为清洁能源,特别是微生物燃料电池（MFCs）受到广泛关注。微生物燃料电池（MFCs）是一种以微生物为催化剂,将化学能转化为电能的装置,在有机废水处理、环境监测、生物传感器、H₂等清洁能源的产生以及发电等实际生产活动中有广阔的应用前景。然而,MFCs的研究和利用还处于起步阶段,输出功率低、成本高是阻碍其商业化的主要问题。针对以上问题,本文将展开以下探究:（1）MnO₂改性阳极在单槽式微生物燃料电池（SC-MFC）中的性能研究。首先,通过水热法合成MnO₂,通过SEM等表征手段发现其为纳米片结构,具有较好的结晶性能,并且表面附着较多纳米线,N₂等温吸附实验结果显示其比表面积为35.47 m² g^-1。将MnO₂与碳布复合之后,作为MFCs阳极,并进行电化学性能测试,结果显示MnO₂改性阳极最大电功率密度为21.79 mW m^-2,较未改性的碳布阳极电功率密度提高了188.49%。... 

【文章来源】：烟台大学山东省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

阳极和阴极组成的MFC系统[26]

图1-2双槽式MFC[31]

烟台大学硕士学位论文5和性能高效来实现。目前，MFCs仍停留在实验室水平分析和评价阶段，但也有一些巧妙的设计将MFCs应用到其他废水处理过程中。图1-3空气阴极的SC-MFC[32]Fig1-3Asinglechambermicrobialfuelcellwithoutanaircathode[32]1.2.3电极材料MFCs理想的电极材料应该考虑到微生物粘附，电子转移速率和电化学效率，为了实现MFCs技术，材料的成本需要降低，功率密度需要提高。此外，阴极材料应该具备对氧还原有催化性能[22]。当选择阴极阳极材料时，应该考虑以下几个特性[26]：表面积、孔隙率、导电性[28]、稳定性和耐久性，成本和可行性。下表1.1总结了MFCs组件和用于构造它们的材料[35-39]。表1.1MFC组件和用于构造它们的材料[35-39]Table1.1Basiccomponentsofamicrobialfuelcell[35-39]组件材料阳极石墨，石墨毡，碳纸，碳布，Pt，Ptblack，玻璃碳阴极石墨，石墨毡，碳纸，碳布，Pt，Ptblack，玻璃碳阳极室玻璃，聚碳酸酯，玻璃（德国）阴极室玻璃，聚碳酸酯，玻璃（德国）质子交换系统Nafion,Ultrex，聚乙烯膜，poly（styrene–co–divinylbenzene），盐桥，陶瓷隔膜催化剂Pt,Ptblack，MnO2，Fe3+，聚苯胺，固定在阳极的电子中介体

【参考文献】：
期刊论文
[1]MnO2基超级电容器电极材料研究进展[J]. 董洁,杨庆浩,卞洁鹏.  化工新型材料. 2020(01)



本文编号：3238778