聚苯胺修飾陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電和儲能性能影響研究.pdf

1、微生物燃料電池（MFC）利用微生物將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，是一種綠色環(huán)保的產(chǎn)電技術(shù)。研究既可產(chǎn)電又可儲能的材料，不僅增加了電池的輸出功率，還能將開路時產(chǎn)生的電子儲存于材料內(nèi)部，閉路時與微生物代謝產(chǎn)生的電子一同釋放，增大電池放電電流密度。本文研究了聚苯胺的制備、改性及在MFC中的應(yīng)用，進一步提高了電池產(chǎn)電、儲能性能。
　　以碳氈（CF）為基體，采用脈沖法、直流法分別制備聚苯胺（PANI），得到P-PANI/CF、DC-PA

2、NI/CF電極，將其與CF電極作為MFC陽極，比較組成MFC系統(tǒng)的產(chǎn)電和儲能性能。PANI理論電容量較大，可穩(wěn)定陽極性能并有利于電能輸出。在充電60min，放電60min時，與CF電極相比，P-PANI/CF、DC-PANI/CF陽極的放電總量分別為CF陽極的2.19、1.71倍，放電電流密度從0.36A/m2分別增加到0.73A/m2、0.59A/m2，陽極儲電量分別提高181.04％、111.18%。除此之外，沉積PANI的電極利于

3、微生物附著，可增大電極產(chǎn)電性能。碳氈基體上聚合P-PANI、DC-PANI促使MFC系統(tǒng)的最大輸出功率密度從41.93 mW/m2增加到221.43mW/m2、166.01mW/m2。
　　采用模板法合成 PANI，涂覆于浸漬碳納米管（CNTs）的不銹鋼氈（SF）表面，制得PANI/CNTs/SF電極。分別將SF、CNTs/SF、PANI/CNTs/SF電極作為MFC陽極，研究表明：SF陽極基本不具備產(chǎn)電和儲能能力；而CNTs因其

4、較好的生物相容性使CNTs/SF電極的性能得到改善；PANI的復(fù)合進一步提高了 MFC系統(tǒng)產(chǎn)電、儲能能力。相比于CNTs/SF電極，PANI/CNTs/SF的電極最大輸出功率增加了93.96mW/m2；在充電60min，放電60min時，放電總電量由999.44C/m2增加到2101.38C/m2，儲存于陽極內(nèi)部的電量由70.64C/m2增加至160.98C/m2，放電電流密度從0.26 A/m2增加到0.53 A/m2。
　　以

5、海綿（S）為基體，先后復(fù)合CNTs、RGO、PANI，制得CNTs/S、RGO/CNTs/S、PANI/RGO/CNTs/S電極，研究各電極組成MFC系統(tǒng)的性能差異。三者均能與微生物相容，表現(xiàn)出較好的產(chǎn)電儲能性能。而PANI比碳材料電容大，增大了電極的儲能性能；復(fù)合后的電極電子傳遞效率提高，使 PANI/RGO/CNTs/S電極性能表現(xiàn)更優(yōu)。當充電60min，放電60min時，PANI/RGO/CNTs/S電極的Qs為905.70C/m