碳基复合材料在微生物燃料电池的性能研究

发布时间：2021-07-16 12:42

　　目前,我们面临的环境污染问题与能源需求问题越来越迫切,许多专家学者将目光投向了新能源方面。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells,MFCs）是一种以微生物为催化剂,可将其化学能转化为电能的新型装置。其阴极可与空气中的氧气发生氧还原反应,相较于阳极的电子传递速率,阴极反应速率较为缓慢,是MFCs电性能的一个重要影响因素。目前MFCs阴极广泛使用Pt/C作为阴极催化剂,由于Pt/C催化剂价格昂贵、储存量低且稳定性较差限制了微生物燃料电池在实际中商业化应用。所以寻求一种性能较好、成本较低的阴极催化剂尤为重要。围绕以上内容,本文主要研究内容如下:1、以二氰二胺为C源与N源,掺杂Fe、Co两种金属化合物,以煅烧温度为对比条件,最终合成出Fe、Co合金小颗粒掺杂碳纳米管的复合材料催化剂C-N-FeCo。通过SEM等表征手段,发现Fe、Co元素主要位于碳纳米管端点处。在0.1M PBS溶液中进行电化学测试,结果显示催化剂C-N-FeCo表现出良好的电化学性能,其中C-N-FeCo-850的起始电位达0.83 V,十分接近同等条件下Pt/C催化剂的起始电位（0.9 V）。将其应用于微... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1双室微生物燃料电池

图 1-2 MFCs 工作原理示意图在 MFCs 中，阴极可根据不同的目的产物，放入不同的阴极催化剂。在本中，阴极以发生 ORR 反应为主。众所周知，使用不同的催化剂，ORR 涉及到电子转移过程也大不相同。以酸性介质为例，ORR 常常通过二电子途径先生中间产物为 H2O2(反应 1-1)，而中间产物再进一步还原为 H2O (反应 1-2)。若化剂性能高效可以进行四电子过程直接将 O2还原为 H2O (反应 1-3)。其 ORR 方程反应式为：O2+2H++2e-→H2O2(1-H2O2+2H++2e-→2H2O (1-

士学位论文 代替商用 Pt/C 催化剂的新型催化剂，来维持 MFC 中，微生物通过降解有机物产生电子与质子，分别到流，微生物在其运行过程中具有不可替代的作用。M来源广泛、种类较多，但主要来自变形菌、酸杆菌菌类。有研究表明，MFCs 阳极中采用混合微生物群种类的微生物产生的功率密度[28]。因此，微生物的终的产电性能。


本文编号：3287034