本文關(guān)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(chǎn)電性能比較 胞外電子傳遞　出處：《環(huán)境工程學(xué)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(dǎo)電性被認為是影響微生物燃料電池產(chǎn)電性能的關(guān)鍵因素。三維金屬陽極因其導(dǎo)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(chǎn)電性能,本研究選用2種具有三維結(jié)構(gòu)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(fù)合金屬電極(GOA-SSB/Ni-foam),將其作為陽極進行MFC的產(chǎn)電性能研究。結(jié)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(fù)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(xué)阻抗(EIS)結(jié)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(nèi)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(xué)環(huán)境與能源學(xué)院;工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51378216)
【分類號】：X703;TM911.45

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本文編號：1540149