【摘 要】
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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称MFC)是一个微生物催化有机化学能直接转化为电能的生物反应器。MFC在工作过程中不仅能够净化污水,而且还能收获电能,在一定程度上降
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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称MFC)是一个微生物催化有机化学能直接转化为电能的生物反应器。MFC在工作过程中不仅能够净化污水,而且还能收获电能,在一定程度上降低了污水处理的成本,因而近些年受到广泛关注。目前市面上还没有专门用于MFC的自动测试装置,大多采用变阻箱搭配现成数据采集卡的手动或半自动测试方法,不仅测试过程繁琐,而且不利于测量数据的后期分析与处理,因此有必要研制一套专门用于MFC的自动测试装置。基于上述背景,针对MFC参数测试环节对仪器设备的使用要求,研制了专门用于MFC的自动测试装置。本文总结了目前MFC国内外的发展现状,系统介绍了影响MFC产电能力的因素,分析了MFC的测量原理,选用合适的测量方法,完成了总体方案设计。本文按照低成本、高性能以及易操作等设计思想,硬件方面采用基于Cortex-M3的STM32作为控制单元,采用稳态放电法和中断电流法对MFC内阻及其构成进行测量与分析,采用DS18B20对环境温度进行测量,采用BH1750光强感应模块对环境光照强度进行测量,采用PS-LCD智能液晶屏实现人机交互及测试数据的显示,设计USB和RS232两种通讯接口与上位机进行通讯。软件程序分为控制测量过程的仪器控制程序、用于测量结果分析的LabVIEW上位机程序和PS-LCD显示程序。测量过程由程序控制,无需人为干预,仪器操作简单快捷。本论文对该装置的电压、温度和光照强度测量通道进行了测试,并对测试结果进行分析。测试结果表明,仪器性能稳定、工作可靠,可以方便的测出MFC的表观内阻及其构成、环境温度和光照强度,为提高MFC产电能力提供合理的建议。
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