隨著人類活動(dòng)的增多,對(duì)能量的需求也隨之增加,化石能源的消耗促使全球各地都在尋找一種潛在的廉價(jià)清潔的可再生能源技術(shù)。微生物燃料電池（MFCs）利用微生物降解廢水中的有機(jī)物質(zhì),并以電能的方式回收存儲(chǔ)于其中的能量,有效地將污水處理和能量回收技術(shù)結(jié)合在一起,被認(rèn)為是一種非常具有發(fā)展前景的新型能源技術(shù)。近年來(lái),在科研人員的努力研究下,MFCs從可再生資源中回收能量的能力已經(jīng)得到重大突破。然而,較低的輸出功率以及昂貴的電極材料成本,仍是限制MFCs規(guī)�；皩�(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。陽(yáng)極作為MFCs中產(chǎn)電微生物氧化有機(jī)底物并傳輸電子的主要場(chǎng)所,其性質(zhì)與MFCs的產(chǎn)電性能密切相關(guān)。在當(dāng)前應(yīng)用的陽(yáng)極材料中,具有良好生物相容性和高比表面積的三維（3D）碳材料陽(yáng)極,在富集微生物和回收電子方面具有較大的優(yōu)勢(shì),備受研究者青睞。本研究首先采用價(jià)格低廉且高比表面積的3D酚醛碳?xì)譃殛?yáng)極,通過(guò)不同溫度的熱處理,獲得了較高的產(chǎn)電性能;然后對(duì)酚醛碳?xì)诌M(jìn)行不同的化學(xué)改性處理,探究改性后的酚醛碳?xì)株?yáng)極的產(chǎn)電性能;最后,為進(jìn)一步降低陽(yáng)極材料電阻,采用具有較高導(dǎo)電能力和超大孔的中間相瀝青基碳泡沫作陽(yáng)極,深入分析了其本征性質(zhì)與MFCs... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 前言
    1.2 微生物燃料電池(MFCs)的概述
        1.2.1 微生物燃料電池的發(fā)展歷程
        1.2.2 微生物燃料電池的基本工作原理
        1.2.3 微生物燃料電池的構(gòu)型分類
        1.2.4 微生物燃料電池的應(yīng)用研究
    1.3 微生物燃料電池的陽(yáng)極材料
        1.3.1 碳質(zhì)陽(yáng)極
        1.3.2 金屬基陽(yáng)極
        1.3.3 表面修飾復(fù)合陽(yáng)極
    1.4 微生物燃料電池的陰極材料
    1.5 本論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 本課題的研究目的和意義
        1.5.2 本課題的研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑
        2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.3 葡萄糖營(yíng)養(yǎng)液成分
    2.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 MFCs的性能測(cè)試和材料的表征方法
        2.3.1 本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)試儀器
        2.3.2 MFCs的組裝與運(yùn)行
        2.3.3 MFCs的電化學(xué)性能測(cè)試方法
        2.3.4 材料的表征方法
第3章 酚醛碳?xì)株?yáng)極在MFCs中的應(yīng)用研究
    3.1 前言
    3.2 酚醛碳?xì)株?yáng)極的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 MFC的產(chǎn)電性能
        3.3.2 酚醛碳?xì)株?yáng)極的SEM分析
        3.3.3 FT-IR和XPS分析
        3.3.4 Zeta電位分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 改性酚醛碳?xì)株?yáng)極對(duì)MFCs產(chǎn)電性能的影響
    4.1 前言
    4.2 改性酚醛碳?xì)株?yáng)極的制備
    4.3 酚醛活性碳?xì)株?yáng)極的產(chǎn)電性能分析
        4.3.1 MFC的產(chǎn)電性能
        4.3.2 酚醛活性酚醛碳?xì)株?yáng)極的表面性質(zhì)
    4.4 氨氣改性酚醛碳?xì)株?yáng)極的產(chǎn)電性能
        4.4.1 MFCs的產(chǎn)電性能
        4.4.2 SEM和電阻率分析
        4.4.3 XPS結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 高導(dǎo)電碳泡沫陽(yáng)極在MFCs中的應(yīng)用研究
    5.1 前言
    5.2 陽(yáng)極材料的制備
    5.3 GMCF陽(yáng)極的產(chǎn)電性能分析及討論
        5.3.1 MFCs的產(chǎn)電性能
        5.3.2 MFCs的內(nèi)阻分析
        5.3.3 陽(yáng)極材料的SEM分析
    5.4 熱硝酸改性GMCF對(duì)MFCs產(chǎn)電性能的影響
        5.4.1 硝酸改性對(duì)MFCs產(chǎn)電性能的影響
        5.4.2 GMCF陽(yáng)極的SEM和體積電阻分析
    5.5 高導(dǎo)電碳泡沫GMCF陽(yáng)極的經(jīng)濟(jì)適用性分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間取得的學(xué)術(shù)成果
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物電化學(xué)系統(tǒng)3種典型構(gòu)型及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 華濤,李勝男,周啟星,李鳳祥,李亞寧.  應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]微生物燃料電池Fe-N摻雜炭黑陰極催化劑性能研究[J]. 謝仰恩,王丁玲,馬兆昆,宋懷河,XU Pei.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]Characterization of Fe/N-doped graphene as air-cathode catalyst in microbial fuel cells[J]. Dingling Wang,Zhaokun Ma,Yang’en Xie,Huaihe Song.  Journal of Energy Chemistry. 2017(06)
[4]Melamine modified carbon felts anode with enhanced electrogenesis capacity toward microbial fuel cells[J]. Yang’en Xie,Zhaokun Ma,Huaihe Song,Zachary A.Stoll,Pei Xu.  Journal of Energy Chemistry. 2017(01)
[5]碳纖維及其應(yīng)用發(fā)展[J]. 趙曉明,劉元軍,拓曉.  成都紡織高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]微生物燃料電池性能參數(shù)及其評(píng)價(jià)方法[J]. 董容莉,梁燃燃,滕洪輝.  廣州化工. 2015(04)
[7]中間相瀝青基泡沫炭的制備及性能[J]. 閆曦,史景利,宋燕,郭全貴,劉朗.  宇航材料工藝. 2006(02)
[8]中國(guó)生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用現(xiàn)狀與展望[J]. 孫永明,袁振宏,孫振鈞.  可再生能源. 2006(02)
[9]酚醛纖維在熱處理過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的變化[J]. 劉春玲,郭全貴,史景利,劉朗.  新型炭材料. 2004(02)
[10]酚醛基活性碳纖維[J]. 賀福,楊永崗.  高科技纖維與應(yīng)用. 2003(05)

碩士論文
[1]酚醛基活性碳纖維的制備、改性及其性能研究[D]. 云慶躍.太原理工大學(xué) 2018
[2]基于底物類型的沉積型微生物燃料電池產(chǎn)電特性研究[D]. 趙娟.江南大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3640415