论文部分内容阅读
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells)是一种利用产电微生物分解有机基质进行产电的一种装置。利用微生物处理污水并产生电能,是一种真正意义上可持续的绿色能源技术,这项新的技术为人们应对水体污染和解决能源危机提供了新的途径。阳极作为微生物燃料电池的重要组成部分,对于微生物燃料电池的产电储能性能影响很大。阳极修饰是提高MFC产电储能性能常用的方法。使用具有有利于微生物在表面附着的金属氧化物修饰阳极可以获得高性能的MFC,本论文将复合金属氧化物钴酸锰、铁酸锰作为修饰阳极的材料,以修饰后的阳极构建的MFC获得了高的产电储能性能。滴涂法制备钴酸锰/碳毡电极(D-MCO/CF电极)、原位生长法制备钴酸锰/碳毡电极(S-MCO/CF电极),将两种电极作为阳极应用到MFC中,分别具有2919mW/m~3和3344mW/m~3的最大功率密度,是CF阳极电池(2191mW/m~3)的1.33倍和1.53倍。两种阳极充满电分别能够释放0.4543C/cm~2、0.8714C/cm~2的电荷,是CF阳极(0.1524C/cm~2)的2.98倍和5.72倍。以滴涂法制备的MFO/CF电极作为阳极的MFC的最大功率密度为3990mW/m~3,阳极充满电时能够释放0.3436C/cm~2的电荷。将具有高导电性的CNTs分别与MCO、MFO材料复合制备出碳纳米管-钴酸锰/碳毡电极(CNTs-MCO/CF电极)和碳纳米管-铁酸锰/碳毡电极(CNTs-MFO/CF电极),将制备的电极作为阳极应用到MFC中,分别具有的最大功率密度为3660mW/m~3和4773mW/m~3,是为CF阳极电池的1.74倍、2.18倍。阳极充满放电时储存的电荷分别为0.2208 C/cm~2、0.4618C/cm~2。表明掺杂CNTs的复合材料具有良好的生物相容性,加快了电子从生物膜向阳极的传递。使用滴涂法制备钴酸锰-铁酸锰/碳毡电极(MCO-MFO/CF电极),将制备的电极作为阳极应用到MFC中获得了4268mW/m~3的最大功率密度,为空白CF阳极电池的最大功率密度的1.95倍;阳极充满电时释放的电荷是0.3436C/cm~2,是CF阳极的2.25倍。这是由于MCO、MFO协同作用进一步提升了MFC产电性能,优异于单一复合金属氧化物。