WC和Ti 3 C 2 作为高效微生物燃料电池阳极的研究
发布时间：2021-10-24 12:58
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）是通过微生物催化分解阳极液中的有机质,将化学能转化为电能的一种装置,其主要应用前景是处理废水的同时产生清洁能源,既可以减少废水处理过程中的大量能源消耗,又可以回收一部分能量。然而,目前MFC的输出性能仍无法满足实际的应用需求。另外,大量的研究表明,阳极是制约MFC性能的主要因素,其能够影响微生物在电极表面的附着,及电子的传递效率等。而目前常用的一些阳极材料包括:碳基材料、复合材料及金属基材料等,有着电荷转移阻抗高、造价高、亲水性低及稳定性差等缺点,限制了MFC的进一步发展。本论文通过使用具有优异的电催化活性的碳化钨（Tungsten Carbide,WC）纳米粒子修饰的碳布电极作为MFC阳极,实现了单个电压周期达6-7 d的稳定输出,其最高输出功率密度为3.257 W/m2,是CC阳极的2.15倍。WC/CC阳极生物膜上的菌群Geobacter、Geothrix和Pseudomonas占比高达81.7%,实现了83.2%的高库伦转化效率。基于Ti3C2 MX...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
明的 WC 具有优异的电催化性能、价格低廉及长期稳物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）阳极，以探过电化学阻抗谱、循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线、输出电压、功率密度曲线、阳极微生群落分析、化等方面，评估 WC 纳米粒子改性后的 CC 阳极在电子菌的富集等方面的改善。粒子的物理表征子显微镜表征分析（SEM）a）是碳化钨（WC）纳米粒子在扫描电子显微镜下所观小为 80-120 nm 左右，图（b）是 WC 纳米材料的 SEM由 W 和 C 两种元素组成，其中 W 元素分布明显较 C XPS 结果相一致图，图（c）是裸碳布（CC）的 SEM碳纤维组成，图（d）是将 WC 纳米材料涂覆在碳布表形貌图，可以看到 WC 纳米粒子均匀的分散在碳布表
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文图 3-2 是微生物燃料电池接种 2.5 d 后的阳极扫描电子显微镜图，（a）是碳极被微生物附着后的微观形貌图，可以看到碳纤维表面的大部分区域已经被覆盖，但是仍有一部分碳纤维表面未被细菌附着，没有形成完整的生物膜。（b CC 被 WC 纳米材料修饰后的阳极电极表面微生物的附着情况，能够清楚的其表面已经形成一层生物膜，并且阳极表面已被完全的覆盖。这说明 WC 纳料具有较好的生物兼容性，能够促进微生物在电极表面的快速富集，有利于物燃料电池快速的启动。
本文编号：3455328
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
明的 WC 具有优异的电催化性能、价格低廉及长期稳物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）阳极，以探过电化学阻抗谱、循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线、输出电压、功率密度曲线、阳极微生群落分析、化等方面，评估 WC 纳米粒子改性后的 CC 阳极在电子菌的富集等方面的改善。粒子的物理表征子显微镜表征分析（SEM）a）是碳化钨（WC）纳米粒子在扫描电子显微镜下所观小为 80-120 nm 左右，图（b）是 WC 纳米材料的 SEM由 W 和 C 两种元素组成，其中 W 元素分布明显较 C XPS 结果相一致图，图（c）是裸碳布（CC）的 SEM碳纤维组成，图（d）是将 WC 纳米材料涂覆在碳布表形貌图，可以看到 WC 纳米粒子均匀的分散在碳布表
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文图 3-2 是微生物燃料电池接种 2.5 d 后的阳极扫描电子显微镜图，（a）是碳极被微生物附着后的微观形貌图，可以看到碳纤维表面的大部分区域已经被覆盖，但是仍有一部分碳纤维表面未被细菌附着，没有形成完整的生物膜。（b CC 被 WC 纳米材料修饰后的阳极电极表面微生物的附着情况，能够清楚的其表面已经形成一层生物膜，并且阳极表面已被完全的覆盖。这说明 WC 纳料具有较好的生物兼容性，能够促进微生物在电极表面的快速富集，有利于物燃料电池快速的启动。
本文编号：3455328
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