本文關(guān)鍵詞：基于微生物燃料電池的串并聯(lián)與電源管理系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人們生活水平提高,傳統(tǒng)能源瀕臨枯竭,對清潔高效的新型能源的研究迫在眉睫。而沉積物-微生物燃料電池作為新型能源的一種,既對環(huán)境污染的治理有益,也可以作為傳統(tǒng)能源的替代品為電子器件提供電能。然而,微生物燃料電池輸出的開路電壓在0.6V左右,輸出功率小于1mW,所以一般來說微生物燃料電池通常不能夠直接驅(qū)動目前已有的電路。針對沉積物-微生物燃料電池存在的上述問題,本課題的研究內(nèi)容主要有：(1)將沉積物-微生物燃料電池以進行不同的串聯(lián)或并聯(lián)方式,研究電池組的輸出電壓與產(chǎn)電能力；(2)研究微生物燃料電池的電源管理系統(tǒng),分析研究微生物燃料電池驅(qū)動小功率器件的可能性。該課題首先分別研究了不同的連接方式、電池組內(nèi)部電池數(shù)目對電池組輸出電壓和電池組的最大功率密度的影響。將沉積物-微生物燃料電池分別多個串聯(lián)或并聯(lián)分析電池組的輸出電壓。串聯(lián)電池組和并聯(lián)電池組都表現(xiàn)出內(nèi)部擁有的電池個數(shù)越多,電池組的輸出電壓越高。在同樣的連接電池數(shù)目下,并聯(lián)連接的電池組比串聯(lián)連接的電池組的最大輸出功率更高。而電池組內(nèi)部連接電池數(shù)目越多,串聯(lián)連接電池組與并聯(lián)連接電池組的最大輸出功率都會提高。對于六個串聯(lián)電池組中,輸出電壓在開始啟動時約為0.9V左右,隨著運行時間的增加,電壓逐漸減小至0.3V到0.4V之間。而對六個并聯(lián)電池組的研究發(fā)現(xiàn),其輸出電壓在開始啟動時約為0.3V,隨著運行時間的增加,輸出電壓逐漸增大至0.8V。六個串聯(lián)微生物燃料電池組的最大功率密度為4.6mW/m2,六個并聯(lián)微生物燃料電池的最大功率密度為6.8mW/m2。其次,該課題研究了微生物燃料電池電源管理系統(tǒng)研究。設計了以高性能、同步升壓型轉(zhuǎn)換器L6920DB和5.5V/3.0F超級電容為主要元件的電源管理系統(tǒng)的驅(qū)動電路。理論上分析了微生物燃料電池電源管理系統(tǒng)可以驅(qū)動小功率器件,該系統(tǒng)的能量存儲效率約為26.6%。并驗證了微生物燃料電池電源管理系統(tǒng)可以驅(qū)動LED陣列,其中使用存儲電容(3F)使其充電電壓達到2.2V,該系統(tǒng)開始對負載放電,燈亮維持時間約10秒。
【關(guān)鍵詞】：沉積物-微生物燃料電池 串聯(lián) 并聯(lián) 電壓反轉(zhuǎn) 電源管理系統(tǒng)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.45
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 微生物燃料電池10-17
• 1.2.1 微生物燃料電池的原理10
• 1.2.2 沉積物-微生物燃料電池10-11
• 1.2.3 沉積物-微生物燃料電池電壓的主要影響因素11-15
• 1.2.4 沉積物-微生物燃料電池的應用15-17
• 1.3 微生物燃料電池的串并聯(lián)17-18
• 1.4 沉積物-微生物燃料電池的電源管理系統(tǒng)18-20
• 1.5 論文主要工作20-22
• 第二章 沉積物-微生物燃料電池的串聯(lián)與并聯(lián)的研究22-55
• 2.1 微生物燃料電池的串并聯(lián)22-26
• 2.2 實驗材料、裝置及方法26-33
• 2.2.1 實驗原材料26
• 2.2.2 沉積物-微生物燃料電池的底質(zhì)26-28
• 2.2.3 模擬湖水28-29
• 2.2.4 反應器及組件29-30
• 2.2.5 啟動與運行30
• 2.2.6 微生物燃料電池的串聯(lián)與并聯(lián)的研究30-32
• 2.2.6.1 微生物燃料電池的串聯(lián)30-31
• 2.2.6.2 微生物燃料電池的并聯(lián)31-32
• 2.2.7 產(chǎn)電能力的研究32-33
• 2.3 實驗數(shù)據(jù)分析33-54
• 2.3.1 沉積物-微生物燃料電池的串聯(lián)33-38
• 2.3.2 沉積物-微生物燃料電池的并聯(lián)38-43
• 2.3.3 基于不同的串聯(lián)或并聯(lián)的沉積物-微生物燃料電池的輸出電壓對比43-45
• 2.3.4 電池電流密度及功率密度45-54
• 2.3.4.1 串聯(lián)實驗結(jié)果45-49
• 2.3.4.2 并聯(lián)實驗結(jié)果49-54
• 2.4 本章小結(jié)54-55
• 第三章 微生物燃料電池的電源管理系統(tǒng)研究55-67
• 3.1 電源管理系統(tǒng)基礎55-60
• 3.1.1 典型能量收集框架結(jié)構(gòu)55-57
• 3.1.2 能量存儲介質(zhì)57-58
• 3.1.3 電荷泵58-59
• 3.1.4 同步升壓直流轉(zhuǎn)換器59
• 3.1.5 開關(guān)59-60
• 3.2 電源管理系統(tǒng)設計60-61
• 3.3 印刷電路板的設計61-62
• 3.4 電源管理系統(tǒng)可行性分析62-63
• 3.5 數(shù)據(jù)分析63-65
• 3.5.1 超級電容63-64
• 3.5.2 電能采集數(shù)據(jù)64-65
• 3.6 本章小結(jié)65-67
• 第四章 總結(jié)與展望67-69
• 4.1 課題工作總結(jié)67
• 4.2 存在的問題與下一步工作建議67-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 作者簡介75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 DENG Huan;WU Yi-Cheng;ZHANG Fan;HUANG Zong-Chuan;CHEN Zheng;XU Hui-Juan;ZHAO Feng;;Factors Affecting the Performance of Single-Chamber Soil Microbial Fuel Cells for Power Generation[J];Pedosphere;2014年03期

2 張亮;朱恂;李俊;廖強;葉丁丁;;帶有蛇形流場的微生物燃料電池串聯(lián)堆性能特性[J];化工學報;2013年10期

3 李小虎;朱能武;李沖;謝海秀;;以養(yǎng)殖廢水為底料的微生物燃料電池產(chǎn)電性能與水質(zhì)凈化效果[J];環(huán)境工程學報;2012年07期

4 陳禧;朱能武;李小虎;;串聯(lián)微生物燃料電池的電壓反轉(zhuǎn)行為[J];環(huán)境科學與技術(shù);2011年08期

5 程紅麗;王立;劉健;王利強;;電容儲能的自動化終端備用開關(guān)電源設計[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2009年22期

  本文關(guān)鍵詞：基于微生物燃料電池的串并聯(lián)與電源管理系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：296138