燃料電池是一種能將反應物中的化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置,其能量轉(zhuǎn)換效率高而且發(fā)電過程中的排放很小,被認為是最有希望代替化石燃料的新型清潔能源。在目前研究的燃料電池中,微生物燃料電池（MFC）是一種利用微生物作為陽極催化劑,通過氧化分解有機底物產(chǎn)生電能的新型裝置,其最大的特點就是可以利用一些復雜的有機物甚至是廢水中的污染物質(zhì)進行工作,可同時實現(xiàn)發(fā)電和處理廢水兩種操作,有著十分廣闊的應用前景。而過氧化氫燃料電池則是另一種對環(huán)境友好的新型燃料電池,這種電池利用過氧化氫作為燃料,在運行過程中不產(chǎn)生任何有害排放,而且不需要額外添加氧化劑,可以應用于很多領域。目前影響這兩種電池走向?qū)嶋H應用的最大阻礙就是催化劑的選擇,現(xiàn)在人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些廉價易得的碳材料在做為催化劑時有很好的效果,為其走向?qū)嶋H應用奠定了良好的基礎。本論文研究了以活性炭為陰極催化劑的MFC在長期運行過程中性能會逐漸下降的原因,并發(fā)現(xiàn)可以用簡單的方法恢復陰極的性能,探討了活性炭的性質(zhì)對MFC性能的影響,另外還發(fā)現(xiàn)了活性炭對過氧化氫的電氧化及電還原都有很好的催化性能并在此基礎上成功構(gòu)建了活性炭電極過氧化氫燃料電池。1.活性炭的結(jié)構(gòu)性質(zhì)... 

【文章來源】：揚州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１微生物燃料電池工作原理??

?王鋒：活性炭在微生物燃料電池及Ｈ２０２燃料電池中應用性能研宄?５??１．２．５．１金屬催化劑??在ＭＦＣ中，第一類常見的催化劑為金屬催化劑，其中以金屬鉑（Ｐｔ）為代表。Ｐｔ具??有非常優(yōu)秀的催化性能，不僅在微生物燃料電池中，在氫氧燃料電池、甲醇燃料電池及??其他領域都是一種優(yōu)秀的催化劑。不過Ｐｔ的價格昂貴，在使用時會使得電池的運行成本??大大增加，因此在使用時人們使用各種辦法希望在不損失性能的前提下減少催化劑的用??量。２００５年，Ｌｏｇａｎ等人以碳紙為陽極，以碳紙負載的Ｐｔ／Ｃ?（０．３５ｍｇ＿ｃｎｒ２，?１０％Ｐｔ）及??Ｐｔ／Ｒｕ（０．５０ｍｇ＇ｃｍ－２，?１：１）為陰極構(gòu)建了雙室ＭＦＣ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)負載了?Ｐｔ的陰極性能比純??碳紙相比，性能提升接近一個數(shù)量級２００７年，Ｐａｒｋ等人使用電化學沉積和電子束蒸??涂兩種方法制作了碳紙負載的Ｐｔ陰極，與純的碳紙相比ＭＦＣ性能的提升也十分顯著圖??［４５］。除了使用負載沉積的方法之外，將Ｐｔ與其他非貴金屬如：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ［４６４７］等制??成合金也是一種提高Ｐｔ的利用率，降低運行成本的有效方法。２０１１年，Ｚｈａｎｇ等人使用??化學還原法將Ｐｔ與Ｆｅ以合金的形式負載到碳粉上并將其作為ＭＦＣ陰極催化劑，構(gòu)建的??ＭＦＣ最大輸出功率達到１０９７．６?±?５１．２?ｎｉＷ．ｍ－２，比未復合的催化劑性能提高６．５％＿。??

化學還原法將Ｐｔ與Ｆｅ以合金的形式負載到碳粉上并將其作為ＭＦＣ陰極催化劑，構(gòu)建的??ＭＦＣ最大輸出功率達到１０９７．６?±?５１．２?ｎｉＷ．ｍ－２，比未復合的催化劑性能提高６．５％＿。??圖１－２左：雙室ＭＦＣ實物圖；右：不同陰極ＭＦＣ輸出功率對比［Ｍ】????ｂ，４〇〇１???窆?０２?制－？￣Ｃ＾．Ｆ＊｛ｃ？ｈ〇ｄ＃ｌ?Ｉ?１０００??Ｉ！??Ｇ３?＾ｓＸ—Ｚ—，???????，——，——Ｉ?〇４?????ｓ???．???１???０?０．０５?０．１?０．ｔ５?０．２?０．２５?０．３?０．３５?０４?０?０．０５?０．１?０．１５?０＾?０．２５?０．３?０?３５?０?４??Ｃｕｒｒｅｎｔ?（Ｊｅｎｓｉｔｖ?（ｍＡ／ｃｍ２）?Ｃｕｒｒｅｎｌ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（ｒｎＡ／ｃｒｎ＾）??圖１－３碳粉負載不同催化劑陰極構(gòu)建的ＭＦＣ性能對比ＭＩ??不過，雖然與Ｐｔ形成合金可以有效提高催化劑的利用率并且還能提高催化劑的性??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面改性炭材料在微生物燃料電池中的應用(英)[J]. 楊改秀,孫永明,袁振宏,呂鵬梅,孔曉英,李連華,陳冠益,陸天虹.  催化學報. 2014(05)
[2]微生物燃料電池內(nèi)阻及其影響因素分析[J]. 楊芳,李兆華,肖本益.  微生物學通報. 2011(07)
[3]不同底物對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響[J]. 孔曉英,孫永明,李連華,李東,楊改秀.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(S1)



本文編號：3419580