沉积物掩埋程度对海洋微生物燃料电池阴极电化学性能的影响

海洋沉积物微生物燃料电池(MSMFCs)在海底产电并长期驱动传感器运行过程中,悬浮于水体中阴极易被海底沉积物掩埋从而影响产电性能,导致电池失效。在实验室中模拟沉积物分别掩埋1/3,1/2和2/3电池阴极,探究阴极电化学性能和电池产电规律。结果表明:随着阴极被沉积物掩埋程度增加,开路电位逐渐降低,而需要稳定的时间增加;阴极电容逐渐减小,最小电容降至32 F/cm^(2),是未掩埋对照组的0.72倍;动力学活性先降后升,最大活性为对照组的1.61倍(2/3组)。掩埋过程中,MSMFCs产电性能未受影响,最大功率密度达140.83 mW/m^(2)(1/3组),是对照组的1.21倍。可见,随着阴极被海底沉积物掩埋程度的增加,尽管阴极电化学性能下降、电池产电性能出现波动,但MSMFCs仍可正常工作。

三聚氰胺改性阳极对海泥电池性能的影响

为了提高海底沉积物微生物燃料电池的输出功率,本文对胺改性阳极产电性能进行研究。利用三聚氰胺改性方法在阳极表面引入含氮官能团,并在600℃热处理,制备一种掺氮改性阳极。相比于空白组,三聚氰胺改性阳极表面细菌附着量提高4.6倍,循环伏安电容量提高3.8倍,电子转移相对动力学活性提高7.7倍。改性阳极构成电池最大输出功率密度为67 mW/m^(2),是空白组的2.4倍,长期输出电压稳定在790 mV左右。该改性阳极制备方法简单易行、成本低,为海底微生物燃料电池阳极设计与开发提供了新思路。