生物質(zhì)燃料電池的研制.pdf

1、社會的不斷進(jìn)步，使得人類對于能源的需求日益提高。傳統(tǒng)的能源利用方式正面臨原料枯竭、效率低、污染環(huán)境等問題，燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染小、模塊化強、負(fù)荷響應(yīng)快等優(yōu)點，是一種新的能源生產(chǎn)形式。葡萄糖、纖維素等生物質(zhì)在自然界中廣泛存在，且其分子中蘊含豐富的能量，將其氧化產(chǎn)電是獲取能量的一種有效方式。目前葡萄糖燃料電池普遍輸出功率低、使用壽命短、構(gòu)建成本高、輸出電流不穩(wěn)定。纖維素燃料電池方面又少有研究，以纖維素酶、能消化纖維素的微生物

2、或者貴的鉑、金電極催化的纖維素燃料電池，不僅成本高，而且效果不好，輸出功率低，性能不穩(wěn)定。因此，研究新型生物質(zhì)燃料電池對于生物質(zhì)能源的利用以及解決人類對能源的需求問題具有十分重要的價值。
　　 本文介紹了一種生物質(zhì)燃料電池的外殼設(shè)計方案及設(shè)計參數(shù)，并介紹了電池陽極材料及陰極制作方法等，展示了這種燃料電池的外形構(gòu)造。
　　 以上述電池殼體為基礎(chǔ)構(gòu)建的葡萄糖堿性直接燃料電池，不需要貴金屬催化劑、酶或者微生物就能直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)

3、換成電能。這種單室燃料電池，在堿性溶液中以甲基紫精(MV)作為電子傳遞體，用泡沫鎳作為陽極，空氣擴(kuò)散電極作為陰極。利用1M葡萄糖作為燃料，在3M KOH、15 mM MV條件下構(gòu)建的燃料電池，其最大功率密度為0.62 mw·cm-2，最大開路電壓為0.64 V，最大電流密度為5.03 mA·cm-2。這種葡萄糖堿性燃料電池的性能受到MV濃度、葡萄糖濃度、KOH濃度、溫度、攪拌等因素的影響。電池能夠長時間穩(wěn)定工作，葡萄糖在電池中被氧化后最

4、終的產(chǎn)物為葡萄糖酸鹽和甲酸鹽。
　　 在此基礎(chǔ)上，更換燃料，構(gòu)建了以微晶纖維素及蘆葦纖維素為燃料的堿性燃料電池，分別測試了將上述燃料酶水解或直接溶解時電池的性能，微晶纖維素酶解液加MV作為電子傳遞體的燃料電池開路電壓達(dá)到了0.504V，極限電流密度達(dá)到了0.412 mA·cm-2，最大功率密度達(dá)到了0.14 mW·cm-2。用FT-IR方法測試了纖維素溶解之后的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)溶解的纖維素與原纖維素相比，結(jié)構(gòu)有明顯變化。