自制涂层三维阳极MFC产电性能研究

以乙酸钠为燃料,制作涂层型三维复合阳极并组建铁碳布空气阴极微生物燃料电池。以铁网为三维框架,将碳毡覆盖至其上,并使用碳粉和30%PTFE溶液的混合液作为涂料在阳极表面添加涂层。将制作好的自制涂层型三维阳极和铁网分别组装微生物燃料电池,测试了铁网单独作为阳极时电池的产电性能,以及涂层含量和配合比对微生物燃料电池产电性能的影响。结果表明,相比铁网阳极,自制涂层型三维阳极能有效地提高电池的产电性能;涂层的含量和配合比均对电池产电性能有较大影响;当碳粉和PTFE的含量分别为750 mg和10 m L时,即配比为75∶1时,电池的产电性能最好,表观内阻为190 W,最大比功率为5 189.4 m W/m3。

三维阳极自呼吸微流体燃料电池性能强化

本文对三维阳极自呼吸微流体燃料电池进行了结构改进,缩短了微通道长度,减小了阴阳极间距,去除了隔离棒,利用阴极附近电解液的快速流动来减轻燃料渗透;研究了该电池的性能特性,考察了电解液浓度、甲酸浓度和反应物流量对电池性能的影响。实验结果表明,该电池性能随电解液及甲酸浓度的升高均先上升后下降,随反应物流量的升高先增加后趋于稳定。当电解液浓度为1.0 mol·L^(-1)、甲酸浓度为0 5 mol·L^(-1)、反应物流量为300μL·min^(-1)时,电池的最高功率密度可达44.6 mW·cm^(-3),比相同体积、相同阳极有效面积的同类电池提高了107%,电池性能得到有效强化。

微生物燃料电池阳极材料的研究进展

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是近些年发展起来的具有去污和产能双重功能的生物电化学系统。本文简要介绍MFCs的工作原理,主要概述微生物燃料电池阳极材料的研究进展,最后对微生物燃料电池阳极材料的发展和微生物燃料电池的应用前景进行展望。

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷(SSB)和泡沫镍(Ni-foam)为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物(GO)通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极(GOA-SSB/Ni-foam),将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示:在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119m W·m^(-2),比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜(SEM)表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗(EIS)结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼(Raman)表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。