微生物燃料電池電極材料的優(yōu)化研究.pdf

1、微生物燃料電池（Microbial fuel cell，MFC）是一種清潔能源技術(shù)，能在處理廢水的同時產(chǎn)生電能，進而節(jié)約污水處理成本，提高能源利用效率，具有良好的發(fā)展前景。但目前該技術(shù)仍然沒有在實際中得到應(yīng)用，這主要是由于其產(chǎn)電性能偏低，電極成本過高導(dǎo)致的。本文選擇雙室MFC作為實驗反應(yīng)器，分別通過陰陽極碳基材料的篩選和納米顆粒的修飾，來改善MFC的產(chǎn)電性能。
　　首先通過陽極碳基材料的篩選，選擇產(chǎn)電性能較好的碳刷作為陽極碳基材料

2、，并分別使用CNTs、納米LiMn2O4、納米Fe3O4顆粒對碳刷進行修飾，然后作為MFC的陽極研究其產(chǎn)電效果。結(jié)果表明，三種納米顆粒對陽極的修飾分別使MFC穩(wěn)定后的電壓提高了7.9％、21.8％、27.8％，功率密度提高了1.9％、27.5％、37.2％，內(nèi)阻降低了15.6％、18.4％、24.7％，庫倫效率提高了8％、21.8％、27.8％，且納米顆粒的修飾還能加速MFC的啟動。從實驗結(jié)果看出，使用納米Fe3O4顆粒對陽極進行修飾，

3、能夠有效提高MFC的產(chǎn)電性能。
　　使用納米Fe3O4顆粒修飾的碳刷作為MFC的陽極，并進一步進行陰極材料的優(yōu)化研究。通過對陰極碳基材料的篩選，選擇產(chǎn)電性能相對較好的碳氈作為陰極碳基材料，并分別使用CNTs、納米LiMn2O4、納米Fe3O4顆粒對碳氈進行修飾，然后作為MFC的陰極研究其產(chǎn)電效果。結(jié)果表明，三種納米顆粒對陰極的修飾分別使MFC穩(wěn)定后的電壓提高了3.5％、4.9％、15.2％，最大功率密度提高了6.5％、6.6％、3

4、0.8％，庫倫效率提高了3.3％、3.9％、13.2％，內(nèi)阻降低了3.5％、7.4％、32.6％。
　　通過對陽極材料和陰極材料的篩選和優(yōu)化，最后使用納米Fe3O4修飾的碳刷作為陽極和納米Fe3O4修飾的碳氈作為陰極的MFC取得了較好的產(chǎn)電效果，其穩(wěn)定后的輸出電壓達到了326mV，最大功率密度可達302.3mW/m2，庫倫效率提高到了8.66％，電池內(nèi)阻降低到了489.2Ω。這表明了陰陽極的修飾對MFC的性能有了較大幅度的提升。<