燃料電池是一種能將反應(yīng)物中的化學(xué)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(guò)程中的排放很小,被認(rèn)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(yáng)極催化劑,通過(guò)氧化分解有機(jī)底物產(chǎn)生電能的新型裝置,其最大的特點(diǎn)就是可以利用一些復(fù)雜的有機(jī)物甚至是廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行工作,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電和處理廢水兩種操作,有著十分廣闊的應(yīng)用前景。而過(guò)氧化氫燃料電池則是另一種對(duì)環(huán)境友好的新型燃料電池,這種電池利用過(guò)氧化氫作為燃料,在運(yùn)行過(guò)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(yīng)用于很多領(lǐng)域。目前影響這兩種電池走向?qū)嶋H應(yīng)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(jià)易得的碳材料在做為催化劑時(shí)有很好的效果,為其走向?qū)嶋H應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。本論文研究了以活性炭為陰極催化劑的MFC在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中性能會(huì)逐漸下降的原因,并發(fā)現(xiàn)可以用簡(jiǎn)單的方法恢復(fù)陰極的性能,探討了活性炭的性質(zhì)對(duì)MFC性能的影響,另外還發(fā)現(xiàn)了活性炭對(duì)過(guò)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(chǔ)上成功構(gòu)建了活性炭電極過(guò)氧化氫燃料電池。1.活性炭的結(jié)構(gòu)性質(zhì)... 

【文章來(lái)源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

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【學(xué)位級(jí)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(yīng)用性能研宄?５??１．２．５．１金屬催化劑??在ＭＦＣ中，第一類常見(jiàn)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(lǐng)域都是一種優(yōu)秀的催化劑。不過(guò)Ｐｔ的價(jià)格昂貴，在使用時(shí)會(huì)使得電池的運(yùn)行成本??大大增加，因此在使用時(shí)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(yáng)極，以碳紙負(fù)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(fù)載了?Ｐｔ的陰極性能比純??碳紙相比，性能提升接近一個(gè)數(shù)量級(jí)２００７年，Ｐａｒｋ等人使用電化學(xué)沉積和電子束蒸??涂?jī)煞N方法制作了碳紙負(fù)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(fù)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(yùn)行成本的有效方法。２０１１年，Ｚｈａｎｇ等人使用??化學(xué)還原法將Ｐｔ與Ｆｅ以合金的形式負(fù)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(dá)到１０９７．６?±?５１．２?ｎｉＷ．ｍ－２，比未復(fù)合的催化劑性能提高６．５％＿。??

化學(xué)還原法將Ｐｔ與Ｆｅ以合金的形式負(fù)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(dá)到１０９７．６?±?５１．２?ｎｉＷ．ｍ－２，比未復(fù)合的催化劑性能提高６．５％＿。??圖１－２左：雙室ＭＦＣ實(shí)物圖；右：不同陰極ＭＦＣ輸出功率對(duì)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(fù)載不同催化劑陰極構(gòu)建的ＭＦＣ性能對(duì)比ＭＩ??不過(guò)，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(xiàn)】：
期刊論文
[1]表面改性炭材料在微生物燃料電池中的應(yīng)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(xué)報(bào). 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(xué)通報(bào). 2011(07)
[3]不同底物對(duì)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(xué)報(bào). 2011(S1)



本文編號(hào)：3419580