聚苯胺/海藻酸钠修饰阳极的微生物燃料电池的性能研究
发布时间：2021-07-15 17:03
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）是利用微生物为催化剂,将储存在有机物中的化学能转换为电能的装置。MFC在产电的同时还可以处理废水,是一种很有前途的绿色能源技术。阳极作为微生物附着的场所,对MFC的整体性能起着至关重要的作用。本论文主要研究了聚苯胺（PANI）和海藻酸钠（SA）复合材料的制备、以及在MFC中的应用,进而提高了MFC的产电和储能性能。首先以碳毡（CF）为基体,制备PANI-SA/CF和PANI/CF电极,将其与CF电极作为阳极应用到MFC中。PANI的理论电容量较大,氧化还原可逆性好,可提高阳极性能且利于电能输出。在充电60min放电90min（C60/D90）时,PANI-SA/CF和PANI/CF阳极的储存电量分别为2331.67C/m2、2312.87C/m2,是CF阳极（423.05C/m2）的5.51倍、5.46倍。而且,PANI-SA纳米纤维结构,有利于微生物附着,可增大MFC的产电性能。在CF基体上聚合PANI、PANI-SA后促使MFC系统的最大输出功率密度从1...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物燃料电池的产电机理图
图 1.3 阳极微生物胞外电子传递示意图（a）直接接触（b）中介体（c）纳米导线[17]燃料电池的阳极修饰料的选择是 MFC 的主要组成部分，决定了 MFC 的性能和成本[18]。领域是开发新材料以取代价格昂贵的铂金[19, 20]。铂金不适材料，因为铂电极在电解过程中的产物（顺铂）会抑制大能[21, 22]。鉴于此，碳材料和非腐蚀性金属材料是目前 MFC极材料。选择具有价格便宜、机械性能强、比表面积大、电于增加 MFC 的功率密度和电压输出至关重要。于 MFC 的阳极材料见图 1.4。
图 1.3 阳极微生物胞外电子传递示意图（a）直接接触（b）中介体（c）纳米导线[17]1.3 微生物燃料电池的阳极修饰1.3.1 阳极材料的选择阳极材料是 MFC 的主要组成部分，决定了 MFC 的性能和成本[18]。目前电化学研究的一个关键领域是开发新材料以取代价格昂贵的铂金[19, 20]。铂金不适合作为在 MF中应用的阳极材料，因为铂电极在电解过程中的产物（顺铂）会抑制大肠杆菌的分裂显示出抗菌性能[21, 22]。鉴于此，碳材料和非腐蚀性金属材料是目前 MFC 系统中使用最广泛的基础阳极材料。选择具有价格便宜、机械性能强、比表面积大、电化学性质良好的阳极材料对于增加 MFC 的功率密度和电压输出至关重要。常见的用于 MFC 的阳极材料见图 1.4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池中产电微生物的研究进展[J]. 张霞,肖莹,周巧红,吴振斌. 生物技术通报. 2017(10)
[2]三维多孔结构聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及电化学性能[J]. 罗健萍,樊新,陆唯,李业宝,黄烈可,陈中胜. 高分子材料科学与工程. 2017(03)
[3]海藻酸钠的浓度对聚苯胺/海藻酸钠电化学性能的影响[J]. 陈娜丽,任亚鹏,翁立娟,董伟,谭琳,冯辉霞. 精细化工. 2016(04)
[4]多糖的结构测定及应用[J]. 田华,张义明. 中国食品添加剂. 2012(02)
[5]天然高分子可降解材料的研究与发展[J]. 何乐,陈复生,刘伯业,孙倩. 化工新型材料. 2011(05)
[6]微生物燃料电池产电研究及微生物多样性分析[J]. 付洁,戚天胜,蔡小波,李科,靳艳玲,甘明哲,赵海. 应用与环境生物学报. 2009(04)
[7]微生物燃料电池[J]. 刘宏芳,郑碧娟. 化学进展. 2009(06)
[8]微生物燃料电池的产电机制[J]. 卢娜,周顺桂,倪晋仁. 化学进展. 2008(Z2)
[9]微生物燃料电池[J]. 关毅,张鑫. 化学进展. 2007(01)
[10]微生物燃料电池的研究进展[J]. 连静,冯雅丽,李浩然,杜竹玮. 过程工程学报. 2006(02)
博士论文
[1]聚苯胺基纳米复合材料的制备及在超级电容器中的应用[D]. 李英芝.东华大学 2012
硕士论文
[1]聚苯胺基水凝胶以及氮掺杂炭/石墨烯的制备及性能研究[D]. 罗金伟.湖南大学 2016
[2]海藻酸钠基复合凝胶的制备与性能研究[D]. 赵睿.武汉工程大学 2016
[3]石墨烯聚苯胺修饰电极在双室微生物燃料电池中的应用研究[D]. 周扬.长安大学 2015
本文编号：3286114
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物燃料电池的产电机理图
图 1.3 阳极微生物胞外电子传递示意图（a）直接接触（b）中介体（c）纳米导线[17]燃料电池的阳极修饰料的选择是 MFC 的主要组成部分，决定了 MFC 的性能和成本[18]。领域是开发新材料以取代价格昂贵的铂金[19, 20]。铂金不适材料，因为铂电极在电解过程中的产物（顺铂）会抑制大能[21, 22]。鉴于此，碳材料和非腐蚀性金属材料是目前 MFC极材料。选择具有价格便宜、机械性能强、比表面积大、电于增加 MFC 的功率密度和电压输出至关重要。于 MFC 的阳极材料见图 1.4。
图 1.3 阳极微生物胞外电子传递示意图（a）直接接触（b）中介体（c）纳米导线[17]1.3 微生物燃料电池的阳极修饰1.3.1 阳极材料的选择阳极材料是 MFC 的主要组成部分，决定了 MFC 的性能和成本[18]。目前电化学研究的一个关键领域是开发新材料以取代价格昂贵的铂金[19, 20]。铂金不适合作为在 MF中应用的阳极材料，因为铂电极在电解过程中的产物（顺铂）会抑制大肠杆菌的分裂显示出抗菌性能[21, 22]。鉴于此，碳材料和非腐蚀性金属材料是目前 MFC 系统中使用最广泛的基础阳极材料。选择具有价格便宜、机械性能强、比表面积大、电化学性质良好的阳极材料对于增加 MFC 的功率密度和电压输出至关重要。常见的用于 MFC 的阳极材料见图 1.4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池中产电微生物的研究进展[J]. 张霞,肖莹,周巧红,吴振斌. 生物技术通报. 2017(10)
[2]三维多孔结构聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及电化学性能[J]. 罗健萍,樊新,陆唯,李业宝,黄烈可,陈中胜. 高分子材料科学与工程. 2017(03)
[3]海藻酸钠的浓度对聚苯胺/海藻酸钠电化学性能的影响[J]. 陈娜丽,任亚鹏,翁立娟,董伟,谭琳,冯辉霞. 精细化工. 2016(04)
[4]多糖的结构测定及应用[J]. 田华,张义明. 中国食品添加剂. 2012(02)
[5]天然高分子可降解材料的研究与发展[J]. 何乐,陈复生,刘伯业,孙倩. 化工新型材料. 2011(05)
[6]微生物燃料电池产电研究及微生物多样性分析[J]. 付洁,戚天胜,蔡小波,李科,靳艳玲,甘明哲,赵海. 应用与环境生物学报. 2009(04)
[7]微生物燃料电池[J]. 刘宏芳,郑碧娟. 化学进展. 2009(06)
[8]微生物燃料电池的产电机制[J]. 卢娜,周顺桂,倪晋仁. 化学进展. 2008(Z2)
[9]微生物燃料电池[J]. 关毅,张鑫. 化学进展. 2007(01)
[10]微生物燃料电池的研究进展[J]. 连静,冯雅丽,李浩然,杜竹玮. 过程工程学报. 2006(02)
博士论文
[1]聚苯胺基纳米复合材料的制备及在超级电容器中的应用[D]. 李英芝.东华大学 2012
硕士论文
[1]聚苯胺基水凝胶以及氮掺杂炭/石墨烯的制备及性能研究[D]. 罗金伟.湖南大学 2016
[2]海藻酸钠基复合凝胶的制备与性能研究[D]. 赵睿.武汉工程大学 2016
[3]石墨烯聚苯胺修饰电极在双室微生物燃料电池中的应用研究[D]. 周扬.长安大学 2015
本文编号：3286114
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