納米材料在微生物燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類過度消耗著有限的化石燃料，超負(fù)荷排放著廢水，現(xiàn)已嚴(yán)重影響到了地球的可持續(xù)發(fā)展，能源與環(huán)境問題已成當(dāng)今最引入注目的國際問題，因此世界各地從政策上紛紛制定了一系列節(jié)能減排指標(biāo)；同時(shí)各地加大科研投入，迫切尋找一種新型綠色能源來替代非可再生化石燃料。
　　微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)作為一種新興的水處理產(chǎn)能技術(shù)，具有以下優(yōu)勢：(1)產(chǎn)電微生物種群豐富；(2)燃料來源廣泛易得，

2、如生活廢水、農(nóng)業(yè)廢水與工業(yè)廢水等；(3)運(yùn)行條件友好，常溫常壓；(4)能量理論轉(zhuǎn)化效率高。
　　雖然微生物燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，但是功率密度低、成本較為昂貴以及對(duì)難降解廢水利用度較低的限制導(dǎo)致目前其在工程放大化應(yīng)用領(lǐng)域很難真正實(shí)現(xiàn)。
　　本文結(jié)合微生物燃料電池現(xiàn)狀，從提高電池產(chǎn)電效率和底物的生物利用度以及不同電極材料在產(chǎn)電性能差異性三個(gè)方面對(duì)微生物燃料電池技術(shù)進(jìn)行探討。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)針對(duì)單位面

3、積的最大功率密度隨電極面積的增大而不斷減小的問題，提出了簡單易行的“電極分割”方法，在運(yùn)行穩(wěn)定的MFC中，陽極分割前后的電池最大功率密度輸出分別為283.12 mW/m2，330.00 mW/m2，在相同的總電極投影面積情況下，單位面積最大功率密度提升了14％。
　　(2)采用TiO2光催化結(jié)合微生物燃料電池的聯(lián)合廢水處理技術(shù)：一方面提高了電池產(chǎn)電性能，X-3B未經(jīng)可見光催化處理的電池最大輸出功率密度為304 mW/m2，而底物經(jīng)

4、可見光催化處理后的電池最大輸出功率密度為392mW/m2，電池最大功率密度輸出提高了22%；另一方面有效提高了X-3B的降解率，經(jīng)過聯(lián)合技術(shù)處理的X-3B廢水，其降解率達(dá)到63%，而經(jīng)過MFC技術(shù)處理的X-3B，其降解率為42%。
　　(3)采用碳紙、石墨烯修飾的碳紙以及導(dǎo)電玻璃三種電極材料以考察不同電極材料下電化學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)電性能，結(jié)果表明加入shewanella loihica PV-4后，碳紙與經(jīng)石墨烯修飾的碳紙的輸出電流明顯