微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell, MFC）是一種以產(chǎn)電微生物為催化劑,利用生物電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力,與此同時能夠降解污水中的有機物質(zhì)的新型產(chǎn)電裝置。成本高和輸出功率低一直是制約其大規(guī)模發(fā)展的兩大障礙,而MFC體系中的陰極電極和分離膜是這些問題的關(guān)鍵影響因素之一。因此,本文制備了不同修飾量的聚苯胺修飾電極和α-MnO2、β-MnO2及γ-MnO2修飾電極,采用電化學(xué)方法如循環(huán)伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）及塔菲爾曲線（Tafel）測試修飾電極的電性能。實驗結(jié)果表明,與空白石墨氈電極相比,PANI修飾電極和MnO2修飾電極的電化學(xué)響應(yīng)和耐腐蝕性能增強,氧化還原電流更高,內(nèi)阻明顯降低,從而電子傳遞速率加快。將其作為陰極的改性電極,運行MFC,電池的輸出功率和產(chǎn)電性能均有顯著地提高。其中,β-MnO2修飾電極MFC的開路電壓達676.7mV,最大功率密度為58mW/m2; PANI-160修飾電極MFC的最大功率密度達到262mW/m2,優(yōu)于MnO2修飾電極,比未修飾電極MFC的17mW/m2提高了15倍多,電池體系的內(nèi)阻也從130Ω降低到75Ω。以PAN-160... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 微生物燃料電池的發(fā)展
        1.1.1 MFC工作原理及特點
        1.1.2 MFC的結(jié)構(gòu)
    1.2 微生物燃料電池陰極材料的修飾
    1.3 微生物燃料電池膜
        1.3.1 陽離子交換膜
        1.3.2 陰離子交換膜
        1.3.3 雙極膜
        1.3.4 聚芳醚砜類膜
    1.4 論文研究的目的和主要內(nèi)容
2 PANI修飾電極的制備、表征及產(chǎn)電性能
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 主要試劑
        2.2.3 主要儀器及設(shè)備
        2.2.4 修飾電極的制備
        2.2.5 測定指標及表征方法
        2.2.6 MFC的搭建與運行
        2.2.7 MFC產(chǎn)電性能的測定
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 PANI修飾電極的照片
        2.3.2 微觀形貌表征
        2.3.3 電化學(xué)表征
        2.3.4 MFC產(chǎn)電性能
    2.4 PANI修飾電極小結(jié)
3 MnO_2修飾電極的制備、表征及產(chǎn)電性能
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 MnO_2修飾電極的制備
        3.2.2 測定指標及表征方法
        3.2.3 運行MFC
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 X射線衍射圖譜
        3.3.2 微觀形貌表征
        3.3.3 電化學(xué)表征
        3.3.4 MFC產(chǎn)電性能
    3.4 MnO_2修飾電極小結(jié)
4 PANI-160修飾電極在陰離子交換膜MFC中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實驗與方法
        4.2.1 實驗主要儀器與原料
        4.2.2 聚醚砜共聚物的合成
        4.2.3 分離膜的制備
        4.2.4 rQPES2/1陰離子交換膜的性能表征
        4.2.5 產(chǎn)電性能
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合物及膜的制備
        4.3.2 復(fù)合膜的基本性能
        4.3.3 產(chǎn)電性能
    4.4 本章小結(jié)
5 PANI-160修飾電極在陽離子交換膜MFC中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實驗與方法
        5.2.1 無規(guī)型磺化聚芳醚砜(SPAES)膜的澆注及質(zhì)子交換
        5.2.2 SPAES質(zhì)子交換膜的性能表征
        5.2.3 產(chǎn)電性能
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 SPAES膜的制備
        5.3.2 膜的基本性能
        5.3.3 產(chǎn)電性能
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]微生物燃料電池陽極室內(nèi)電子受體競爭研究[J]. 崔康平,金松.  環(huán)境科學(xué)研究. 2010(01)
[2]二氧化錳為陰極催化劑的微生物燃料電池[J]. 孫瑾華,劉建好,黃呈珠,張禮霞,李偉善.  電源技術(shù). 2008(12)
[3]利用微生物電池研究微生物在礦物表面電子傳遞過程[J]. 馮雅麗,李浩然,連靜,周良.  北京科技大學(xué)學(xué)報. 2006(11)

博士論文
[1]電子中介體固定化及其在微生物燃料電池陽極的應(yīng)用[D]. 王凱鵬.武漢大學(xué) 2010

碩士論文
[1]陰極修飾對沉積型微生物燃料電池運行特性的影響研究[D]. 潘丹云.江南大學(xué) 2013
[2]燃料電池用聚醚砜類陰離子交換膜的制備及性能研究[D]. 楊慧.南京理工大學(xué) 2013
[3]生物陰極微生物燃料電池陰極材料篩選與反應(yīng)器運行[D]. 王欣.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3533759