微生物燃料電池（Microbial fuel cell,MFC）是利用電活性微生物的新陳代謝氧化有機物將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種新型能源技術(shù),在污水處理和資源回收方面具有廣闊應(yīng)用前景。然而,由于性能低、成本高等問題,MFC應(yīng)用于大規(guī)模污水處理還受到很大的限制。小型MFC作為一種新型、輕便式能源裝置在一些特殊場合具有實際應(yīng)用潛能,如微生物傳感器等。然而,小型MFC的實際應(yīng)用還面臨著以下問題:（1）需要使用附加設(shè)備（如蠕動泵）來實現(xiàn)電解質(zhì)溶液的連續(xù)供給,不僅不便于攜帶,而且需要外加能量;（2）通常使用液態(tài)電解質(zhì),在移動過程中,陽極上的電活性微生物受到電解質(zhì)溶液產(chǎn)生的水力擾動,容易脫落從而對MFC的性能穩(wěn)定造成影響。為了解決上述問題,受植物蒸騰作用原理的啟發(fā),本文構(gòu)建了自供給微生物燃料電池（Auto-feeding microbial fuel cell,AF-MFC）。AF-MFC電活性微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)可通過類似于植物蒸騰作用的過程自動供給并持續(xù)穩(wěn)定運行,而不需要使用裝置和施加能量。本論文主要包括以下了兩個方面的內(nèi)容:（1）以炭黑/不銹鋼復(fù)合材料為陽極,空氣擴散電極為陰極、以PBS（P... 

【文章來源】：江西師范大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微生物燃料電池的工作原理

碩士學(xué)位論文1.2.3 MFC 陽極陽極是 MFC 的重要組成部分。陽極的作用主要是供電活性菌生長附著，接受電活性菌所傳遞的電子，并盡可能快的將這些電子通過外電路傳遞到陰極。提高陽極性能的目標便是獲得盡可能高的電流密度。因此，陽極需要具有高導(dǎo)電性、良好的生物相容性、耐腐蝕性、低成本和有利于電活性菌生長的三維結(jié)構(gòu)等特點。MFC 陽極種類繁多，結(jié)構(gòu)多種多樣。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同，可分為塊狀、纖維狀、顆粒狀、刷狀、網(wǎng)狀以及不同種類混合的結(jié)構(gòu)類型（圖 1-2）[25]。根據(jù)不同需要而采用不同結(jié)構(gòu)類型的陽極，如目前廣泛使用的刷狀陽極與三維結(jié)構(gòu)型的陽極，具有大的比表面積有利于電活性菌的生長，所能達到的電流密度也較大。

1-3 幾種常見的碳基陽極材料（A）石墨板，（B）石墨棒，（C）碳刷，（D）碳布，（E）碳氈，（F）碳泡沫 MFC 陰極極是 MFC 重要組成部分之一，陰極性能的好壞也是決定 MFC 功率輸出重要因素[53-55]。鐵氰化鉀具有過電位小、性能高且穩(wěn)定等優(yōu)勢，因此早期FC 研究中常使用（K3[Fe(CN)6]）作為陰極的電子受體[58]。此外，高錳酸鹽鉻酸鉀[60]等也可作為 MFC 陰極的電子受體。但是，這些物質(zhì)不可再生FC 中發(fā)生還原反應(yīng)之后不能返回到高價態(tài)，需要頻繁的更換，不僅成本增且易造成二次污染，因此不利于其實際應(yīng)用。而空氣中的氧氣具有成本低、富、還原電位高等優(yōu)點，成為了 MFC 中最重要的電子受體，也被認為是MFC 實際應(yīng)用的最佳選擇。 MFC 以氧氣作為電子受體時，分為溶解氧型[61]、生物陰極型[62]、和空氣


本文編號：3485481