微生物燃料電池（MFCs）是利用微生物作為催化劑降解污水中的有機物,將化學能轉化為電能的裝置。作為一種清潔環(huán)保的新能源技術,近年來MFCs受到越來越多的關注。氧氣還原反應（ORR）是MFCs中最重要的反應,是影響MFCs的產(chǎn)電效率的重要因素之一。由于ORR本身弱動力學和高過電勢限制了陰極反應,降低了反應效率,因此,尋找成本低廉、穩(wěn)定性好和催化活性高的陰極ORR催化劑成為提高MFCs性能的重點研究方向。本論文的研究內容主要分為兩部分:（1）本論文制備的PANI/β-MnO2復合催化劑表征結果表明,復合催化劑中β-MnO2呈長約為8-12 μm,寬約為200-300 nm的棒狀結構,并且PANI以顆粒的形式生長在β-Mn02表面。電化學分析結果顯示,制備出的PANI/β-MnO2催化劑擁有明顯的氧化還原峰,產(chǎn)生的峰電流和交換電流密度（i0）隨著PANI/β-MnO2含量的增加而增加。將三種不同的材料（β-MnO2、PANI+β-MnO2和PANI/β-MnO2）分別應用于MFC作為對比,當MFC裝備PANI/β-MnO2陰極催化劑時,電池功率最大,產(chǎn)電性能最好,最大功率密度達到248mWm... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２雙室微生物燃料電池結構示意圖??

活動降解有機底物產(chǎn)生質子和電子，電子通過外接電路轉移到陰極，產(chǎn)生外電流；??質子通過交換膜擴散到陰極。在陰極室，電子、質子和陰極電子接受體相結合生??成水，從而形成穩(wěn)定的電流回路。圖１．２是典型的雙室ＭＦＣ結構示意圖。??還琢產(chǎn)物??雜?１?馨??钃３Ｐ１??圖１．２雙室微生物燃料電池結構示意圖??３??

Ａｎｏｄｅ?Ｓａｃ＾ｅｎｙｍ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??圖１．１微生物燃料電池基本工作原理圖??ＭＦＣｓ的陰陽極反應及總反應如下：??陽極反應：Ｃ２Ｈ４０２＋２Ｈ２０?——？?２Ｃ０２＋８Ｈ＋＋８ｅ＇?（１－１）??陰極反應：〇２＋４Ｈ＋＋４ｅ－——？?２Ｈ２０?（１－２）??總反應：ＣＨ３Ｃ００Ｈ＋２０２?——？?２Ｃ０２＋２Ｈ２０?（１－３）??１．２３微生物燃料電池反應器的主要構型??按ＭＦＣｓ的反應器構型可以將其分為雙室ＭＦＣｓ和單室ＭＦＣｓ。??雙室ＭＦＣｓ由陰極室、陽極室和膜材料組成。在理想條件下，膜材料的作用??就像鹽橋一樣，它允許質子在陰陽極腔室之間傳遞，但是不允許有機底物、微生??物和氧氣在陰陽極腔室之間傳遞。微生物在陽極厭氧條件下通過自身的新陳代謝??活動降解有機底物產(chǎn)生質子和電子，電子通過外接電路轉移到陰極，產(chǎn)生外電流；??質子通過交換膜擴散到陰極。在陰極室，電子、質子和陰極電子接受體相結合生??成水，從而形成穩(wěn)定的電流回路。圖１．２是典型的雙室ＭＦＣ結構示意圖。??還琢產(chǎn)物??雜?１?馨??钃３Ｐ１??圖１．２雙室微生物燃料電池結構示意圖??３??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3285493