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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。作為一種清潔環(huán)保的新能源技術(shù),近年來MFCs受到越來越多的關(guān)注。氧氣還原反應(yīng)（ORR）是MFCs中最重要的反應(yīng),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(xué)和高過電勢限制了陰極反應(yīng),降低了反應(yīng)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(nèi)容主要分為兩部分:（1）本論文制備的PANI/β-MnO2復(fù)合催化劑表征結(jié)果表明,復(fù)合催化劑中β-MnO2呈長約為8-12 μm,寬約為200-300 nm的棒狀結(jié)構(gòu),并且PANI以顆粒的形式生長在β-Mn02表面。電化學(xué)分析結(jié)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(yīng)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(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２雙室微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖??

活動降解有機底物產(chǎn)生質(zhì)子和電子，電子通過外接電路轉(zhuǎn)移到陰極，產(chǎn)生外電流；??質(zhì)子通過交換膜擴散到陰極。在陰極室，電子、質(zhì)子和陰極電子接受體相結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)及總反應(yīng)如下：??陽極反應(yīng)：Ｃ２Ｈ４０２＋２Ｈ２０?——？?２Ｃ０２＋８Ｈ＋＋８ｅ＇?（１－１）??陰極反應(yīng)：〇２＋４Ｈ＋＋４ｅ－——？?２Ｈ２０?（１－２）??總反應(yīng)：ＣＨ３Ｃ００Ｈ＋２０２?——？?２Ｃ０２＋２Ｈ２０?（１－３）??１．２３微生物燃料電池反應(yīng)器的主要構(gòu)型??按ＭＦＣｓ的反應(yīng)器構(gòu)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(zhì)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(zhì)子和電子，電子通過外接電路轉(zhuǎn)移到陰極，產(chǎn)生外電流；??質(zhì)子通過交換膜擴散到陰極。在陰極室，電子、質(zhì)子和陰極電子接受體相結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖??３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高活性的非金屬多孔氮摻雜碳納米管氧還原及析氧反應(yīng)催化劑(英文)[J]. 潘婷,劉紅纓,任廣元,李玉南,鹿現(xiàn)永,朱英.  Science Bulletin. 2016(11)
[2]微生物燃料電池空氣陰極的研究進展[J]. 楊斯琦,劉中良,侯俊先,周宇.  電源技術(shù). 2015(09)
[3]石墨烯的化學(xué)方法合成及其表征[J]. 王新偉,楊艷,田宏偉,鄭偉濤.  中國科技論文在線. 2011(03)
[4]石墨烯的制備與表征[J]. 馬文石,周俊文,程順喜.  高�；瘜W(xué)工程學(xué)報. 2010(04)
[5]生物陰極微生物燃料電池[J]. 毛艷萍,蔡蘭坤,張樂華,侯海萍,黃光團,劉勇弟.  化學(xué)進展. 2009(Z2)



本文編號：3285493