海底微生物燃料電池鐵-錳改性電極及產(chǎn)電性能研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是21世紀(jì)國(guó)計(jì)民生和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的兩大難題。微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)是一種新型無污染能源技術(shù),不僅可以緩解日益緊張的能源危機(jī)以及傳統(tǒng)能源帶來的溫室效應(yīng),而且可以處理生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的各種廢物,因此此領(lǐng)域具有極大的研究?jī)r(jià)值和發(fā)展空間。海底微生物燃料電池(Benthonic Microbial Fuel Cell,BMFC)是一種特殊的MFC,其陽極埋在厭氧的海底沉積物

2、中,通過外電路與海水中的陰極相連。微生物的新陳代謝作用將海底沉積物中的有機(jī)物氧化,產(chǎn)生了電能,非常有希望驅(qū)動(dòng)在偏遠(yuǎn)海域工作的低功率監(jiān)測(cè)儀器。
　　 目前,BMFC還沒有得到廣泛應(yīng)用,關(guān)鍵問題是輸出功率密度較低。微生物與陽極之間的電子傳遞速率以及陰極與氧氣之間的電子傳遞速率是最關(guān)鍵的限制因素。因此,對(duì)陽極與陰極進(jìn)行改性是提高電子傳遞速率的重要途徑。一般要求陽極導(dǎo)電性強(qiáng)、內(nèi)部電阻小、電勢(shì)穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性好。高性能的陽極有

3、利于產(chǎn)電微生物附著生長(zhǎng),有利于電子從微生物體內(nèi)向陽極傳遞;高性能的陰極有利于提高氧氣在其表面的還原速率。
　　 為提高BMFC輸出功率密度,我們利用電子介體MnSO4和Fe3O4分別改性BMFC石墨陽極,利用MnO2改性BMFC石墨陰極,仔細(xì)研究這三種物質(zhì)的含量對(duì)電極性能和電池產(chǎn)電性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)MnSO4、Fe3O4在石墨陽極中的含量分別為4％、2％時(shí),陽極性能最好,電池內(nèi)阻最小,最大輸出功率密度分別為51.64 mW