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)測試技術(shù),針對以湖底污泥為菌源,自然狀態(tài)下運行的微生物燃料電池及其負極修飾展開研究。
　　本文首先對采自民主湖的菌源進行5個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種材料作為負極,以標準三電極和雙室質(zhì)子交換膜電池系統(tǒng)分析評價其電化學(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間內(nèi)隨著培養(yǎng)時間延長,分別呈現(xiàn)負移和增大的趨勢,表明電化學(xué)活性逐步改善。時間進一步延長,隨著營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和負極室內(nèi)細菌代謝產(chǎn)物積累,性能有降低趨勢。同期交流阻抗分析顯示,培養(yǎng)后電極電化學(xué)阻抗、擴散阻抗均有不同程度下降。最后電池系統(tǒng)測試表明,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,采用鄰苯二酚紫對電極材料進行修飾。循環(huán)伏安、交流阻抗等電化學(xué)測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,所以對提升電極電化學(xué)性能有一定作用。電池組裝測試表明,鄰苯二酚紫對不銹鋼網(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