【摘要】：微生物燃料電池（Microbi fuel cell，MFC）是一種利用微生物將廢水中的生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化成電能的新興技術(shù)。但MFC產(chǎn)電功率低制約了它作為一種可持續(xù)能源在實際廢水處理中的應(yīng)用。陽極電子傳遞速度緩慢是造成功率密度低的一項重要原因，該問題可通過陽極修飾得到改善。因此，本文第一部分的研究通過陽極修飾來提高陽極的電子傳遞效率。結(jié)果顯示，經(jīng)過RuO2和吡咯/石墨烯氧化物（PPy/GO）電容性材料修飾的石墨氈陽極能顯著提高電池的最大功率密度，最大功率密度分別達到3080和1326mW/m2，較未修飾電池分別提高了17倍和7倍。循環(huán)伏安（Cyclic voltammetry，CV）、電化學(xué)阻抗（Electron impedance spectroscopy，EIS）以及掃描電鏡（Scanning electron microscopy，SEM）測試結(jié)果表明，修飾后的陽極比表面增大、電阻減小以及陽極附著細菌數(shù)目的增加是電池性能提高的主要原因。 近年來，為了加速陽極電子傳遞過程，大量的研究致力于碳基陽極的修飾。然而，現(xiàn)有的大多數(shù)研究忽略了這些修飾材料所具有的性質(zhì)同樣是發(fā)展具有高電容性的超級電容器電極材料所需的。但當(dāng)此類具有電容性的材料用在陽極時，由于陽極充放電對傳統(tǒng)變外電阻（Varying circuit resistance，，VCR）和線性掃描（Linear sweep voltammetry，LSV）法測得功率的貢獻，會導(dǎo)致對MFC產(chǎn)電性能的高估。本文第二部分的研究是明確陽極電容對MFC暫態(tài)功率和穩(wěn)態(tài)功率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VCR和LSV法用于測試PPy/GO修飾的石墨氈陽極MFC的功率時，會出現(xiàn)明顯的暫態(tài)功率。通過定量計算計算了不同影響因素對測試最大功率密度數(shù)值的貢獻，表明當(dāng)穩(wěn)定時間（對VCR法）不是足夠長以及掃速（對于LSV法）不是足夠慢的時候，存儲在高電容陽極中的生物電子是增大測試功率密度的主要貢獻源。 另外，通過利用贗電容材料的儲電能力，本文第三部分工作將包含有聚吡咯/9,10-蒽醌-2-磺酸二鈉鹽（9,10-anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt，AQS）復(fù)合膜或二氧化釕納米顆粒的

本文編號：2530073