微生物燃料電池技術(shù)（Microbial fuel cell,MFC）是利用細菌分解有機基質(zhì)對污水進行凈化并產(chǎn)生電能的一門新興技術(shù),陽極表面微生物活性對微生物燃料電池的性能有很大影響,而MFC的陽極材料對微生物活性起到非常重要的作用,本文研究了二氧化錳及其復(fù)合材料修飾陽極的制備以及在MFC中的應(yīng)用,進一步提高了電池的產(chǎn)電、儲能性能。以碳氈（Carbon felt,CF）為基體,采用水熱法制備二氧化錳,控制沉積時間、水熱溫度等變量,獲得最優(yōu)條件下的碳氈/二氧化錳（Carbon felt/Manganese dioxide,CF/MnO₂）電極,之后在碳氈（CF）基體上通過化學(xué)法制得最優(yōu)比例碳氈/聚苯胺（Carbon felt/Polyaniline,CF/PANI）電極。經(jīng)過測試,CF/MnO₂電極、CF/PANI電極和CF電極作為電容性生物陽極構(gòu)建的MFC系統(tǒng)的最大功率密度分別為7.89 W/m~3、5.42 W/m~3、3.73 W/m~3。充放電測試中,充電60分鐘和放電60分鐘時,CF/MnO₂電極釋放的總電荷量達到... 

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池簡介
        1.2.1 微生物燃料電池的發(fā)展歷程
        1.2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        1.2.3 微生物燃料電池的分類
        1.2.4 微生物燃料電池的影響因素
        1.2.5 微生物燃料電池的電子轉(zhuǎn)移機理
        1.2.6 微生物燃料電池的局限性
        1.2.7 微生物燃料電池的應(yīng)用
    1.3 電容性材料修飾MFC陽極
        1.3.1 電容性陽極應(yīng)用于MFC
        1.3.2 碳納米管修飾電極
        1.3.3 聚苯胺修飾電極
        1.3.4 二氧化錳修飾電極
    1.4 MFC還原六價鉻現(xiàn)狀
    1.5 本論文的研究意義和內(nèi)容
        1.5.1 本論文的研究意義
        1.5.2 本論文研究內(nèi)容
第2章 實驗材料與分析測試方法
    2.1 實驗材料與儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗材料與試劑
        2.1.2 實驗儀器及設(shè)備
        2.1.3 碳氈的預(yù)處理
        2.1.4 質(zhì)子交換膜預(yù)處理
    2.2 電極結(jié)構(gòu)的表征和電化學(xué)測試方法
        2.2.1 電極結(jié)構(gòu)的表征
        2.2.2 電化學(xué)性能測試
    2.3 MFC測試
        2.3.1 微生物燃料電池啟動
        2.3.2 微生物燃料電池的輸出電壓和電極電勢
        2.3.3 MFC極化曲線和功率曲線
        2.3.4 計時電流測試
        2.3.5 微生物群落分析
    2.4 Cr(Ⅵ)的測定方法
        2.4.1 Cr(Ⅵ)的測定步驟
        2.4.2 Cr(Ⅵ)的標(biāo)準曲線
    2.5 本章小結(jié)
第3章 二氧化錳和聚苯胺電容材料的制備及其在MFC中的性能研究
    3.1 CF/MnO_2電極的制備、性能測試、表征
    3.2 CF/PANI電極的制備、性能測試、表征
    3.3 二氧化錳修飾電極在MFC中的應(yīng)用
        3.3.1 MFC的產(chǎn)電儲能性能研究
        3.3.2 MFC電容性陽極性能測試
    3.4 MFC陰極對Cr(Ⅵ)的還原
    3.5 本章小結(jié)
第4章 聚苯胺二氧化錳復(fù)合材料的制備及其在MFC中的性能研究
    4.1 電極材料的制備及機理
        4.1.1 電極材料的制備
        4.1.2 聚苯胺/二氧化錳復(fù)合層結(jié)構(gòu)示意圖
    4.2 電極的表征與測試
        4.2.1 表征
        4.2.2 電化學(xué)性能測試
    4.3 聚苯胺二氧化錳修飾電極在MFC中的應(yīng)用
        4.3.1 MFC的產(chǎn)電儲能性能研究
        4.3.2 MFC電容性陽極性能測試
    4.4 MFC陰極對Cr(Ⅵ)的還原
    4.5 本章小結(jié)
第5章 碳納米管聚苯胺二氧化錳復(fù)合材料的制備及其在MFC中的研究
    5.1 電極的制備、電化學(xué)測試、表征
        5.1.1 電極的制備
        5.1.2 電沉積法制備復(fù)合電極電流密度最優(yōu)條件選擇
        5.1.3 電沉積法制備復(fù)合電極沉積時間最優(yōu)條件選擇
        5.1.4 不同方法制備的復(fù)合電極電化學(xué)測試比較
        5.1.5 表征
    5.2 碳納米管聚苯胺二氧化錳修飾電極在MFC中產(chǎn)電性能研究
    5.3 碳納米管聚苯胺二氧化錳修飾電極在MFC中儲能性能研究
    5.4 微生物群落分析
        5.4.1 陽極表面微生物附著量研究
        5.4.2 高通量測定
    5.5 MFC在兩種運行方式下對Cr(Ⅵ)的還原
    5.6 本章小結(jié)
第6章 海綿基電容材料的制備及其在MFC中的性能研究
    6.1 電極的制備
    6.2 海綿基電極的測試和表征
        6.2.1 循環(huán)伏安測試
        6.2.2 充放電測試
        6.2.3 交流阻抗測試
        6.2.4 表征
    6.3 海綿基電極在MFC中的催化活性測試
        6.3.1 MFC的產(chǎn)電儲能性能研究
        6.3.2 MFC電容性海綿基陽極性能測試
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
論文創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3689084