微生物燃料电池氧还原催化剂的制备及其产电性能研究

发布时间：2021-07-15 10:04

　　微生物燃料电池（MFCs）是利用微生物作为催化剂降解污水中的有机物,将化学能转化为电能的装置。作为一种清洁环保的新能源技术,近年来MFCs受到越来越多的关注。氧气还原反应（ORR）是MFCs中最重要的反应,是影响MFCs的产电效率的重要因素之一。由于ORR本身弱动力学和高过电势限制了阴极反应,降低了反应效率,因此,寻找成本低廉、稳定性好和催化活性高的阴极ORR催化剂成为提高MFCs性能的重点研究方向。本论文的研究内容主要分为两部分:（1）本论文制备的PANI/β-MnO2复合催化剂表征结果表明,复合催化剂中β-MnO2呈长约为8-12 μm,宽约为200-300 nm的棒状结构,并且PANI以颗粒的形式生长在β-Mn02表面。电化学分析结果显示,制备出的PANI/β-MnO2催化剂拥有明显的氧化还原峰,产生的峰电流和交换电流密度（i0）随着PANI/β-MnO2含量的增加而增加。将三种不同的材料（β-MnO2、PANI+β-MnO2和PANI/β-MnO2）分别应用于MFC作为对比,当MFC装备PANI/β-MnO2阴极催化剂时,电池功率最大,产电性能最好,最大功率密度达到248mWm... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２双室微生物燃料电池结构示意图??

活动降解有机底物产生质子和电子，电子通过外接电路转移到阴极，产生外电流；??质子通过交换膜扩散到阴极。在阴极室，电子、质子和阴极电子接受体相结合生??成水，从而形成稳定的电流回路。图１．２是典型的双室ＭＦＣ结构示意图。??还琢产物??雜?１?馨??钃３Ｐ１??图１．２双室微生物燃料电池结构示意图??３??

Ａｎｏｄｅ?Ｓａｃ＾ｅｎｙｍ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??图１．１微生物燃料电池基本工作原理图??ＭＦＣｓ的阴阳极反应及总反应如下：??阳极反应：Ｃ２Ｈ４０２＋２Ｈ２０?——？?２Ｃ０２＋８Ｈ＋＋８ｅ＇?（１－１）??阴极反应：〇２＋４Ｈ＋＋４ｅ－——？?２Ｈ２０?（１－２）??总反应：ＣＨ３Ｃ００Ｈ＋２０２?——？?２Ｃ０２＋２Ｈ２０?（１－３）??１．２３微生物燃料电池反应器的主要构型??按ＭＦＣｓ的反应器构型可以将其分为双室ＭＦＣｓ和单室ＭＦＣｓ。??双室ＭＦＣｓ由阴极室、阳极室和膜材料组成。在理想条件下，膜材料的作用??就像盐桥一样，它允许质子在阴阳极腔室之间传递，但是不允许有机底物、微生??物和氧气在阴阳极腔室之间传递。微生物在阳极厌氧条件下通过自身的新陈代谢??活动降解有机底物产生质子和电子，电子通过外接电路转移到阴极，产生外电流；??质子通过交换膜扩散到阴极。在阴极室，电子、质子和阴极电子接受体相结合生??成水，从而形成稳定的电流回路。图１．２是典型的双室ＭＦＣ结构示意图。??还琢产物??雜?１?馨??钃３Ｐ１??图１．２双室微生物燃料电池结构示意图??３??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3285493