微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell,MFC）是通過微生物催化分解陽極液中的有機(jī)質(zhì),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置,其主要應(yīng)用前景是處理廢水的同時(shí)產(chǎn)生清潔能源,既可以減少廢水處理過程中的大量能源消耗,又可以回收一部分能量。然而,目前MFC的輸出性能仍無法滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。另外,大量的研究表明,陽極是制約MFC性能的主要因素,其能夠影響微生物在電極表面的附著,及電子的傳遞效率等。而目前常用的一些陽極材料包括:碳基材料、復(fù)合材料及金屬基材料等,有著電荷轉(zhuǎn)移阻抗高、造價(jià)高、親水性低及穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),限制了MFC的進(jìn)一步發(fā)展。本論文通過使用具有優(yōu)異的電催化活性的碳化鎢（Tungsten Carbide,WC）納米粒子修飾的碳布電極作為MFC陽極,實(shí)現(xiàn)了單個(gè)電壓周期達(dá)6-7 d的穩(wěn)定輸出,其最高輸出功率密度為3.257 W/m²,是CC陽極的2.15倍。WC/CC陽極生物膜上的菌群Geobacter、Geothrix和Pseudomonas占比高達(dá)81.7%,實(shí)現(xiàn)了83.2%的高庫倫轉(zhuǎn)化效率�；赥i₃C₂ MX... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

明的 WC 具有優(yōu)異的電催化性能、價(jià)格低廉及長(zhǎng)期穩(wěn)物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）陽極，以探過電化學(xué)阻抗譜、循環(huán)伏安曲線、差分脈沖伏安曲線、輸出電壓、功率密度曲線、陽極微生群落分析、化等方面，評(píng)估 WC 納米粒子改性后的 CC 陽極在電子菌的富集等方面的改善。粒子的物理表征子顯微鏡表征分析（SEM）a）是碳化鎢（WC）納米粒子在掃描電子顯微鏡下所觀小為 80-120 nm 左右，圖（b）是 WC 納米材料的 SEM由 W 和 C 兩種元素組成，其中 W 元素分布明顯較 C XPS 結(jié)果相一致圖，圖（c）是裸碳布（CC）的 SEM碳纖維組成，圖（d）是將 WC 納米材料涂覆在碳布表形貌圖，可以看到 WC 納米粒子均勻的分散在碳布表

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文圖 3-2 是微生物燃料電池接種 2.5 d 后的陽極掃描電子顯微鏡圖，（a）是碳極被微生物附著后的微觀形貌圖，可以看到碳纖維表面的大部分區(qū)域已經(jīng)被覆蓋，但是仍有一部分碳纖維表面未被細(xì)菌附著，沒有形成完整的生物膜。（b CC 被 WC 納米材料修飾后的陽極電極表面微生物的附著情況，能夠清楚的其表面已經(jīng)形成一層生物膜，并且陽極表面已被完全的覆蓋。這說明 WC 納料具有較好的生物兼容性，能夠促進(jìn)微生物在電極表面的快速富集，有利于物燃料電池快速的啟動(dòng)。


本文編號(hào)：3455328