李俊
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郑季历
,
叶丁丁
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张军
,
朱恂
工程热物理学报
本文对以100 Ω外阻启动完成后的微生物燃料电池施加18 mA的反极电流,考察不同施加时长的反极电流条件下电池的性能响应.实验结果表明:随着施加反极电流时间的增加,MFC最大功率密度呈逐渐减小的趋势.当反极电流施加时间大于12 h时,电池最大功率密度接近零.当电池恢复运行6天后,反极电流时间为10 min的MFC性能可以恢复至未施加反极电流前的水平.而对于施加反极电流大于1h的MFC,其性能仅能恢复至原性能的85％.循环伏安和生物膜干重测量结果显示,造成上述现象的原因主要是由于当施加的反极电流时间大于1h时,阳极生物膜活性略下降且生物膜干重减少所致.
关键词:
微生物燃料电池
,
反极
,
电压响应
,
生物膜
侯俊先
,
刘中良
,
张培远
工程热物理学报
石墨烯由于具有优异的导电性、高的比表面积、好的生物相容性,受到各界广泛关注.本文利用肼化学还原法得到比表面积为535m2/g的石墨烯,利用此石墨烯修饰碳布(GNS-anode)作为微生物燃料电池阳极,并与多壁碳纳米管修饰的阳极(MWCNT-anode)和未修饰的碳布(CC-anode)进行了详细的比较.碳纳米管和石墨烯的形貌和特性采用SEM、BET、TEM、XRD表征.电极的电化学性质利用循环伏安法(CV)和交流阻抗谱(EIS)衡量.装配GNS-anode运行的微生物燃料电池获得的最大功率密度为652 mW/m2,分别是MWCNT-anode和CC-anode的1.4倍和2.0倍,表明石墨烯能够提高微生物燃料电池(MFC)阳极性能,从而提高MFC功率输出.
关键词:
石墨烯
,
碳纳米管
,
微生物燃料电池
,
比表面积
,
功率密度
刘春梅
,
李俊
,
朱恂
,
叶丁丁
,
廖强
工程热物理学报
本文分别从电池启动过程、电极附着生物量、电极阻抗、电池性能等方面,比较了采用碳颗粒填充床、碳刷、碳颗粒-不锈钢网和碳颗粒-碳刷为阳极材料的微生物燃料电池的性能.结果表明,电池启动时间的长短及电极阻抗的大小顺序依次为:碳颗粒、碳颗粒-不锈钢网、碳刷和碳颗粒-碳刷电极,而电极上附着生物量的多少呈相反顺序.碳颗粒填充床生物量最少,阻抗最大,因而其电池性能最低.而碳颗粒-碳刷复合电极上附着的生物量最多,阻抗最小,因此电池的性能最高.
关键词:
碳颗粒
,
碳刷
,
碳颗粒-不锈钢网
,
碳颗粒-碳刷
,
微生物燃料电池
李俊
,
徐众
,
朱恂
,
叶丁丁
,
廖强
工程热物理学报
本文构建了由生物膜光合产氢反应器和单室无膜空气阴极微生物燃料电池组成的耦合系统,以葡萄糖溶液为底物（模拟废水）对上述系统的能量回收和污水处理持性进行了考察。实验发现,由于耦合系统各组成部分最佳性能时所要求的底物流量不同,使系统的能量回收与废水处理效率随运行工况的变化而体现出不同的特性。当底物流量为10 mL·h~（-1）时,耦合系统能量回收效率最大,为11.2%;而当底物流量为40 mL·h~（-1）时,耦合系统的COD去除效率和功率密度达到最佳,分别为76.4%和5.97×10~5 J·m~（-3）·h~（-1）。
关键词:
耦合系统
,
光合产氢
,
微生物燃料电池
,
废水处理
彭新红
,
于宏兵
,
王鑫
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2013.30049
以不锈钢网为集流体,采用辊压工艺制备了Fe3O4质量分数分别为0％、2.5％、5.0％和7.5％的不锈钢网、活性炭粉和Fe3O4构成的复合阳极AcM、AcFeM1、AcFeM2和AcFeM3,研究了Fe3O4含量对单室无膜空气阴极微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响,并通过塔菲尔曲线和阳极充电-放电测试研究了不同Fe3O4含量的阳极的电化学行为.结果表明,阳极Fe3O4质量分数由0％增加至2.5％、5.0％时,MFCs的最大输出功率和净电容电荷由AcM阳极的664 mW/m2和293.9 C分别上升至AcFeM1、AcFeM2电极的731 mW/m2和300.4 C、809 mW/m2和388.5 C,当Fe3O4含量继续增加至7.5％时,MFCs的产电效率和净电容电荷均减小,Fe3O4质量分数在5.0％时,MFCs性能最佳；电化学测试进一步说明Fe3O4质量分数在5.0％时,MFCs阳极的动力学活性最好.
关键词:
微生物燃料电池
,
纳米Fe3O4
,
产电
,
暂态存储
王亚光
,
何则强
,
龙秋萍
,
熊利芝
中国有色金属学报
以高锰酸钾、草酸锰、石墨烯为原料，采用化学共沉淀法制备MnO2@graphene 复合材料，用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜、比表面测定等对其进行表征。以MnO2@graphene为MFC阴极氧还原反应催化剂，采用循环伏安法和电化学阻抗法研究MnO2@graphene催化电极对氧还原反应的催化活性。结果表明：粒度为400 nm 左右的 MnO2颗粒通过静电相互作用均匀而牢固地分散在纸片状 graphene 表面，形成MnO2@graphene复合材料。循环伏安测试结果表明：当扫描速率为5 mV/s时，虽然MnO2@graphene催化电极在pH为7.0的磷酸盐缓冲体系(PBS)的氧还原反应起峰电位比Pt/C催化电极负0.048V，但其峰电位(?0.440 V)与Pt/C催化电极的起峰电位(?0.434 V)接近。随着循环次数的增加，MnO2@graphene催化电极的起峰电位稍有下降，但峰电流密度下降很小，表明MnO2@graphene催化剂具有更好的氧还原催化活性和更优秀的循环稳定性。电化学阻抗实验发现：MnO2@graphene催化电极的电荷转移阻抗为12.6Ω，比同条件下Pt/C催化电极和MnO2催化电极的低，表明由于graphene增加MnO2的导电性，降低催化电极电荷转移阻抗，加快电子的转移速率，促进阴极氧还原反应。
关键词:
二氧化锰
,
石墨烯
,
氧还原反应
,
催化活性
,
微生物燃料电池
刘维平
,
印霞棐
,
路娟娟
,
梁国斌
,
陈月美
中国有色金属学报
doi:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.03.024
构建双室无膜折流板式微生物燃料电池,研究双室无膜折流板微生物燃料电池的产电性能和废水处理,在不需要外部电源的情况下,直接利用微生物燃料电池产生的电能处理阴极模拟含铜废水并回收铜.结果表明:以乙酸钠为阳极底物,以驯化后的活性污泥混合菌为阳极接种微生物,以Cu2+为阴极电子受体可成功启动无膜折流板微生物燃料电池,最大功率密度为31.3 mW/m2,开路电压最高为678.0 mV,Cu2+去除率为99.6%;经XRD分析,阴极板上的沉积物主要为单质铜,双室无膜折流板微生物燃料电池可有效处理含铜废水并回收铜.
关键词:
微生物燃料电池
,
含铜废水
,
铜回收
,
产电性能
姚森
,
何雅玲
,
席奂
工程热物理学报
微生物燃料电池对阳极溶液中可溶性有机物的氧化降解是通过附着在电极上的生物膜进行的.本文建立了微生物燃料电池阳极生物膜一维数学模型,采用有限容积法对控制方程进行离散,对组分方程和电势方程进行耦合求解,研究了生物膜的孔隙率、液相主体浓度和电导率对产电性能的影响.计算结果表明孔隙的存在对生物膜的产能具有积极作用;底物主体浓度较低时,底物浓度是限制电子产生的主要因素,随着底物主体浓度的升高,电导率是限制微生物电子生成的主要因素,提高电导率可以改善生物膜上的电子产生速率.高电导率不仅降低了生物膜内电子传递的阻力,而且也间接地提高了靠近液相主体的生物膜区域的电子生成速率.
关键词:
微生物燃料电池
,
生物膜
,
传质
姚森
,
何雅玲
,
席奂
,
李印实
工程热物理学报
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜以聚四氟乙烯为原料膨化拉伸而成,具有耐酸碱、强度高、生物适应性强、抗污染性高等优点.本文对已商品化的ePTFE膜进行亲水处理,并对无膜以及使用Nafion 117质子交换膜,未处理的ePTFE膜,亲水处理的ePTFE膜时的微生物燃料电池的性能进行了比较.实验发现ePTFE膜经过亲水处理后其与水的接触角从122°变化为64°;使用亲水性ePTFE膜的微生物燃料电池获得的最大功率密度为1303 mW/m2,高于无膜(1170mW/m2),使用Nafion 117(840 mW/m2)和未处理ePTFE膜(678 mW/m2)时的功率密度.结果表明ePTFE膜可以作为微生物燃料电池的分隔物,并且通过改善膜表面与水的接触角可以在增加质子传递效率的同时减小氧气的渗透,进而提高微生物燃料电池的电池性能.
关键词:
微生物燃料电池
,
亲水改性
,
膨体聚四氟乙烯膜
马彩霞
,
吴小帅
,
温国云
,
乔琰
功能材料
doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.60.16
以硫酸亚铁铵为铁源和氮源，利用水热反应和冷冻干燥法制备了铁／氮掺杂的介孔还原氧化石墨烯气凝胶（FNGA）。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比表面分析仪对材料结构进行表征；采用循环伏安法和交流阻抗法对其电化学性能进行研究。结果表明，与直接水热还原得到的石墨烯气凝胶相比较，铁／氮掺杂的石墨烯气凝胶不仅具有孔径在10～20μm之间的三维多孔结构，而且还具有10nm以下的介孔结构并且具有较高的比表面积，当其作为电极材料时可以为电解液中的小分子氧化还原反应提供更多反应位点，将其作为阳极材料应用于希瓦氏菌微生物燃料电池中后，显著提高了电池的放电功率密度与电流密度，电池的最大功率密度可达到109．4W／m2。为开发低成本高效的微生物燃料电极阳极材料提供了新的思路。
关键词:
石墨烯气凝胶
,
氮掺杂
,
微生物燃料电池
