【摘要】：微藻采收是微藻生物質利用的重要環(huán)節(jié),但采收的高能耗在很大程度上限制了微藻生物質的利用。與此同時,鋁空氣電池放電過程中,鋁陽極的自腐蝕在很大程度上降低了鋁的利用率。本文開發(fā)了鋁空氣電池絮凝杜氏鹽藻的產能采收鋁陽極緩蝕耦合工藝,探究了鋁空氣電池采收杜氏鹽藻的性能,并研究了杜氏鹽藻液對鋁陽極阻蝕作用的機理,并以產能絮凝采收工藝的產物為前驅體,制備出介孔γ-Al2O3。主要研究結果如下:(1)在鋁空氣電池采收杜氏鹽藻的過程中,以杜氏鹽藻藻液為電解液,鋁空氣電池放電產生的帶正電的副產物氫氧化鋁水合物是有效的絮凝劑,能與帶負電的藻細胞結合形成更大的絮狀體,實現絮凝采收。在放電電流強度為100 mA,藻濃度為0.8 g/L,鹽濃度為2 M時,采收效率可在20 min內達到97%,并實現產能0.11 kWh/kg。與此同時,微藻與放電產生的氫氧化鋁水合物的結合能夠有效減少累積的氫氧化鋁水合物對鋁空氣電池性能的影響。(2)通過測試鋁陽極在不同藻濃度(0-0.8 g/L)的杜氏鹽藻液中的極化曲線和阻抗,結果顯示隨著藻濃度的增加,腐蝕電流icorr呈下降的趨勢,證明杜氏鹽藻能有效的緩解鋁片的自腐蝕。對杜氏鹽藻液中浸泡不同時間的鋁片表面進行FTIR分析,結果表明由于Al3+與鹽藻藻液中的蛋白質絡合以及鋁片對藻液中的多糖吸附,鋁陽極表面形成了一層保護膜。在放電密度為2.5 mA/cm2時,以杜氏鹽藻液為電解液的鋁空氣電池放電時間比2 M NaCl溶液長近50 h,且杜氏鹽藻液中,放電容量為223 mAh/cm2,比2 M NaCl溶液提高了 27.8%。(3)用鋁空氣電池放電絮凝采收鹽藻的絮凝物制備氧化鋁,實驗結果表明,所制備的γ-Al2O3具有良好的介孔結構,呈現薄膜銀耳狀形貌,比表面積可達到333 m2/g,孔體積達到0.782 cm3/g。探究藻細胞和水熱處理對γ-Al203形貌和比表面積的影響發(fā)現:藻細胞和水熱處理均有利于形成薄膜銀耳狀形貌,且能使氧化鋁的比表面積增大。而電絮凝產物制備的y-Al2O3也出現了銀耳狀,但片層更厚,且比表面積僅有201m2/g。且在有藻的條件下,制備的介孔γ-A1203與鹽藻生物質之間均能夠形成相互作用。
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第一章緒論逡逑和沿海鹽沼，能在０．０５邋－５．０邋Ｍ內適應生長［｜４＇２４］。因鹽藻細胞表面缺少細胞壁（如逡逑圖１．１），所以有利于脂類提取。并且為了在不斷變化的環(huán)境中生存，鹽藻細胞會逡逑自身累積不同的物質（甘油和類胡蘿卜素等）并以此保護自己，其中，，從杜氏鹽逡逑藻中提取的天然Ｐ－胡蘿卜素具有抑制腫瘤，增加白細胞并抵抗輻射的功效，因而逡逑是重要的保健產品。逡逑由于杜氏鹽藻主要生長于海域與灘涂，且不占用耕地面積，而我國又存在大逡逑量可用的海域和灘涂，這為鹽藻生物質的開發(fā)提供了有利條件。在此基礎上，杜逡逑氏鹽藻還擁有光合作用效率高、適應能力強、生長周期短、生物產量高，且含有逡逑比較高的蛋白質、脂類以及可溶性多糖等易熱分解的化學組分的特點，這使得杜逡逑氏鹽藻在生物柴油生產、健康產品和動物詞養(yǎng)方面均有著巨大的應用前景。逡逑Ｌｔｐｉｄ邋ｇｌｏｂｕｌｅｓ邋—邋－邐１＾ｍ逡逑Ｎ邋，逡逑Ｎｕｃｌｅｕｓ邐ＴＷ＊—邋Ｇｏｌｇｉ逡逑Ｎｕｃｌｅｏｌｕｓ邋邐＇：一邐Ｊｊ逡逑—－邋彥逡逑Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ—逡逑＇邐Ｖａｃｕｏ．ｅ逡逑＿邋－愚＾逡逑ＣａｒｏｔｅｎｅＣＷｏｒｏｐｉａｓｔ逡逑ｇｌｏｂｕｌｅｓ逡逑圖１．１鹽藻細胞圖｜２Ｓ｜逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ａｌｇａ邋Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ邋Ｓａｌｉｎａ逡逑１．２．２鹽藻的采收工藝逡逑微藻采收環(huán)節(jié)已經成為其實現商業(yè)化最大的瓶頸之一

邐１．３邐１．０－１．１逡逑如圖１．２所示，鋁空氣電池主要包括三大部分：陽極（純鋁或鋁合金）、空逡逑氣陰極、電解液（ＫＯＨ、Ｈ２Ｓ０４、ＮａＣｌ溶液等）。鋁空氣電池理論的整體放電反逡逑應如下：逡逑４邋Ａ１邋＋邋３邋０２邋＋邋６邋Ｈ２０邋—４邋Ａｌ（ＯＨ）３邐１－１逡逑而在空氣陰極表面，氧氣、電解液和催化劑三者之間發(fā)生三相反應，以實現逡逑氧氣的還原：逡逑０２邋＋邋２邋Ｈ２０邋＋邋４邋ｅ＂邋４邋ＯＨ＇邐１－２逡逑鋁陽極則發(fā)生如下反應：逡逑Ａｌ－３ｅ＂－＾Ａｌ３＋邐１－３逡逑６逡逑
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.41;TM911.41

【參考文獻】

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1 趙少寧;李艾華;;鋁空氣電池的研究現狀和應用前景[J];電源技術;2014年10期

2 蔣清民;智紅梅;楊梅;董德勝;陳金身;;納米氧化鋁的制備及應用進展[J];金剛石與磨料磨具工程;2014年03期

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本文編號：2693772