湖底污泥微生物燃料電池的研究.pdf

1、微生物燃料電池是一種將生物能直接轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)境友好、可循環(huán)使用的新技術(shù),尤其在廢水處理、新型能源等領(lǐng)域極具發(fā)展前景。微生物燃料電池的電化學(xué)性能主要與負(fù)極材料種類、生物相容性以及微生物與電極間電子傳遞阻力密切相關(guān)。本文旨在通過各類電化學(xué)測(cè)試技術(shù),針對(duì)以湖底污泥為菌源,自然狀態(tài)下運(yùn)行的微生物燃料電池及其負(fù)極修飾展開研究。
　　本文首先對(duì)采自民主湖的菌源進(jìn)行5個(gè)周期的小電流間歇通電馴化,得到電化學(xué)活性菌源。然后分別使用不銹鋼網(wǎng)、泡沫鎳

2、和碳刷3種材料作為負(fù)極,以標(biāo)準(zhǔn)三電極和雙室質(zhì)子交換膜電池系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)其電化學(xué)性能。結(jié)果表明,開路電壓和循環(huán)伏安曲線峰電流在一定時(shí)間內(nèi)隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng),分別呈現(xiàn)負(fù)移和增大的趨勢(shì),表明電化學(xué)活性逐步改善。時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng),隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗和負(fù)極室內(nèi)細(xì)菌代謝產(chǎn)物積累,性能有降低趨勢(shì)。同期交流阻抗分析顯示,培養(yǎng)后電極電化學(xué)阻抗、擴(kuò)散阻抗均有不同程度下降。最后電池系統(tǒng)測(cè)試表明,不銹鋼網(wǎng)、泡沫鎳和碳刷最大開路電壓分別為300mV,380mV和460

3、mV,最大輸出功率分別為0.071μW,7.284μW和41.823μW。
　　在上述研究基礎(chǔ)上,采用鄰苯二酚紫對(duì)電極材料進(jìn)行修飾。循環(huán)伏安、交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試均表明鄰苯二酚紫能作為電子傳輸中介體,在電極表面吸附成膜,提高電子傳輸效率,所以對(duì)提升電極電化學(xué)性能有一定作用。電池組裝測(cè)試表明,鄰苯二酚紫對(duì)不銹鋼網(wǎng)和泡沫鎳系統(tǒng)的修飾效果較為明顯,最大輸出功率分別提升14％和60％;修飾后碳刷系統(tǒng)雖然開路電壓提升38％,但輸出功率下降7