本文關鍵詞： 微生物燃料電池 三維金屬陽極 石墨烯氧化物氣凝膠修飾 產電性能比較 胞外電子傳遞　出處：《環(huán)境工程學報》2017年04期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：微生物燃料電池(microbial fuel cell,MFC)陽極的比表面積、生物相容性以及導電性被認為是影響微生物燃料電池產電性能的關鍵因素。三維金屬陽極因其導電性強、比表面積較二維電極材料大等優(yōu)點可用來取代碳基電極。為了提高微生物燃料電池的產電性能,本研究選用2種具有三維結構的不銹鋼刷(SSB)和泡沫鎳(Ni-foam)為金屬陽極基材,并將石墨烯氧化物(GO)通過一步冷凍干燥法合成石墨烯氧化物氣凝膠復合金屬電極(GOA-SSB/Ni-foam),將其作為陽極進行MFC的產電性能研究。結果顯示:在MFC運行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作為陽極,最大功率密度分別達到490和119m W·m~(-2),比未修飾SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。掃描電鏡(SEM)表征顯示三維復合金屬陽極表面附著的微生物量遠高于未修飾電極,且未修飾的SSB和Ni-foam電極表面較GOA-SSB和GOA-Ni-foam電極表面腐蝕更嚴重,說明GOA不僅可提升陽極比表面積、生物相容性還可減緩陽極基材的腐蝕。電化學阻抗(EIS)結果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam陽極相比于未修飾陽極能夠極大的降低傳荷電阻,證實GOA修飾陽極加快了電子傳遞速率。另外,拉曼(Raman)表征顯示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位還原GOA,佐證了GOA修飾陽極運行后歐姆內阻降低的原因。
[Abstract]:The specific surface area, biocompatibility and conductivity of microbial fuel cell anodes are considered to be the key factors affecting the electrical properties of microbial fuel cells. In order to improve the electrical performance of microbial fuel cells, two kinds of stainless steel brushing SSBs with three dimensional structure and nickel foam Ni-foam) were selected as metal anode substrates. The GOA-SSB-Ni-foam-composite metal electrode (GOA-SSB-Ni-foamg) was synthesized by one step freeze-drying method. The electrical properties of MFC were studied by using it as anode. The results showed that GOA-SSB and GOA-Ni-foam were used as anode in MFC operation. The maximum power densities reached 490 and 119 MW 路m ~ (-1) ~ (-2), respectively, which were 8.1 and 5.5 times higher than those of unmodified SSB and Ni-foam. SEM analysis showed that the microorganism attached on the surface of the three-dimensional composite metal anode was much higher than that on the unmodified electrode. The surface corrosion of unmodified SSB and Ni-foam electrodes is more serious than that of GOA-SSB and GOA-Ni-foam electrodes, which indicates that GOA can not only increase the specific surface area of the anode, but also increase the specific surface area of the anode. The results of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that the charge transfer resistance of GOA-SSB and GOA-Ni-foam anode was significantly lower than that of unmodified anode, which proved that GOA modified anode accelerated the electron transfer rate. Raman Raman characterization showed that Shewanella oneidensis MR-1 could reduce oar in situ, which proved that the ohmic resistance of GOA modified anode decreased after operation.
【作者單位】： 華南理工大學環(huán)境與能源學院;工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51378216)
【分類號】：X703;TM911.45

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 連靜;馮雅麗;李浩然;劉志丹;周良;;直接微生物燃料電池的構建及初步研究[J];過程工程學報;2006年03期

2 關毅;張鑫;;微生物燃料電池[J];化學進展;2007年01期

3 洪義國;郭俊;孫國萍;;產電微生物及微生物燃料電池最新研究進展[J];微生物學報;2007年01期

4 丁平;邵海波;劉光洲;段東霞;麻挺;陳嗣俊;王建明;張鑒清;;應用需鹽脫硫弧菌的微生物燃料電池發(fā)電研究(英文)[J];電化學;2007年02期

5 園丁;;微生物燃料電池:既處理污水又發(fā)電[J];污染防治技術;2007年03期

6 劉登;劉均洪;劉海洲;;微生物燃料電池的研究進展[J];化學工業(yè)與工程技術;2007年05期

7 張廣柱;劉均洪;;微生物燃料電池研究和應用方面的最新進展[J];化學工業(yè)與工程技術;2008年04期

8 孫健;胡勇有;;廢水處理新理念——微生物燃料電池技術研究進展[J];工業(yè)用水與廢水;2008年01期

9 王萬成;陶冠紅;;微生物燃料電池運行條件的優(yōu)化[J];環(huán)境化學;2008年04期

10 ;微生物燃料電池或成汽車節(jié)能環(huán)保解決方案[J];材料導報;2008年07期

相關會議論文 前10條

1 顧忠澤;吳文果;;微生物燃料電池的研究[A];中國化學會第27屆學術年會第05分會場摘要集[C];2010年

2 趙峰;;來自廢水的能量-微生物燃料電池[A];2010年海峽兩岸環(huán)境與能源研討會摘要集[C];2010年

3 李正龍;劉紅;孔令才;韓梅;;可利用空間基地有機廢物的微生物燃料電池預研[A];中國空間科學學會第16屆空間生命學術研討會論文摘要集[C];2005年

4 孫健;;廢水處理新理念——微生物燃料電池技術研究進展[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2007年

5 趙峰;;微生物燃料電池的電子傳遞及電極反應研究[A];廣東省科協(xié)資助學術會議總結材料[C];2010年

6 付玉彬;;海底微生物燃料電池研究和應用[A];廣東省科協(xié)資助學術會議總結材料[C];2010年

7 孔曉英;李連華;李穎;楊改秀;孫永明;;葡萄糖濃度對微生物燃料電池產電性能的影響[A];廣東省科協(xié)資助學術會議總結材料[C];2010年

8 袁勇;莊莉;周順桂;;盤管式微生物燃料電池的構建及其應用[A];廣東省科協(xié)資助學術會議總結材料[C];2010年

9 喻玉立;袁用波;胡忠;;產電菌的選育及其在微生物燃料電池中的應用[A];廣東省科協(xié)資助學術會議總結材料[C];2010年

10 陳禧;王煒;彭香琴;劉宇波;幸毅明;;微生物燃料電池結構與材料研究進展[A];2013中國環(huán)境科學學會學術年會論文集（第八卷）[C];2013年

相關重要報紙文章 前10條

1 ;微生物燃料電池處理污水發(fā)電兩不誤[N];中國環(huán)境報;2005年

2 記者 符王潤 通訊員 曾曉舵 李潔尉 劉靜;微生物燃料電池有很大挖掘空間[N];廣東科技報;2010年

3 蕭瀟;微生物燃料電池：處理污水發(fā)電兩不誤[N];中國煤炭報;2005年

4 記者　毛黎;微生物燃料電池技術又推進一步[N];科技日報;2006年

5 紀振宇;微生物燃料電池為汽車節(jié)能環(huán)保提供解決方案[N];中國高新技術產業(yè)導報;2008年

6 本報記者 趙亞平;蝦兵蟹將派上新用場[N];科技日報;2007年

7 張芮;希臘從芝士副產品中回收能源[N];中國石化報;2010年

8 常麗君;高空“超級細菌”可成發(fā)電新能源[N];科技日報;2012年

9 編譯 楊孝文;微生物機器人吃蒼蠅發(fā)電[N];北京科技報;2006年

10 記者 陳勇;美科學家開發(fā)出微生物燃料電池[N];新華每日電訊;2005年

相關博士學位論文 前10條

1 黃杰勛;產電微生物菌種的篩選及其在微生物燃料電池中的應用研究[D];中國科學技術大學;2009年

2 陶琴琴;微生物燃料電池同步脫氮除磷及產電性能研究[D];華南理工大學;2015年

3 徐磊;微生物燃料電池PB/rGO陰極材料及導電膜自清潔性能研究[D];大連理工大學;2015年

4 臧國龍;基于微生物燃料電池的復雜廢棄物處置及光電催化制氫[D];中國科學技術大學;2013年

5 代瑩;銀/鐵—碳基復合體作為微生物燃料電池陰極的性能研究[D];黑龍江大學;2016年

6 龔小波;微生物燃料電池高效電極與界面設計強化產電特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

7 孫哲;光催化型微生物燃料電池產電特性及對污染物去除研究[D];東華大學;2016年

8 程建萍;微生物燃料電池陰極的功能拓展及機理分析[D];合肥工業(yè)大學;2015年

9 孫彩玉;基于BES污水處理—產能研究及微生物群落結構解析[D];東北林業(yè)大學;2016年

10 杜月;生物陰極微生物燃料電池特性及其與光催化耦合模式的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

相關碩士學位論文 前10條

1 張鑫;復合微生物燃料電池的研究[D];天津大學;2007年

2 周秀秀;微生物燃料電池陰極催化劑雙核酞菁鈷的結構及性能優(yōu)化[D];華南理工大學;2015年

3 黃麗巧;基于微生物燃料電池技術的同步除碳、硝化/反硝化研究[D];華南理工大學;2015年

4 印霞h，

本文編號：1540149