氨气处理碳毡阳极对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响

氨气处理碳毡阳极对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响

论文摘要

选取500℃、650℃、800℃对石墨碳毡阳极进行氨气处理,分别构建海底沉积物微生物燃料电池(MSMFCs)。结果表明:改性后其微生物活性和电化学活性均明显提高。500℃改性阳极表面微生物数量(10.420×1011cfu/m2)是Blank组的2.9倍,说明500℃氨气改性增加了微生物的附着量。500℃改性阳极循环伏安电容性能(62.1 F/m2)是Blank组的2.0倍,表明其氧化还原电化学活性显著提高;电荷转移电阻(14.46Ω)为Blank组(62.39Ω)的1/4,交换电流密度是Blank组的1.1倍,说明500℃氨气处理提高了阳极的电子转移动力学活性和抗极化能力。500℃改性阳极的输出功率(60.67 mW/m2)为Blank组(29.17 mW/m2)的2.1倍,其长期输出电压达到692 mV且产电更加稳定,电池性能显著提升。

论文目录

  • 1 实验部分
  •   1.1 阳极改性
  •   1.2 微生物燃料电池 (MSMFCs) 构建
  • 2 测试方法
  •   2.1 阳极材料表征和微生物表征
  •   2.2 电化学测试
  •   2.3 电池性能测试
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 阳极表面结构和特征分析
  •     3.1.1 傅立叶红外光谱分析阳极表面官能团
  •     3.1.2 X射线光电子能谱分析阳极表面化学成分
  •     3.1.3 阳极表面润湿性测试
  •     3.1.4 阳极表面微生物数量表征
  •     3.1.5 高通量DNA测序
  •   3.2 电化学性能
  •     3.2.1 循环伏安曲线 (CV)
  •     3.2.2 塔菲尔 (Tafel) 曲线
  •     3.2.3 极化曲线
  •     3.2.4 电化学阻抗谱 (EIS)
  •   3.3 电池性能
  •     3.3.1 电池功率密度曲线
  •     3.3.2 长期输出电压
  • 4 机理分析
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 杨志伟,付玉彬,郭满,李佳,李洋,郝耀康,宰学荣

    关键词: 海底沉积物微生物燃料电池,氨气改性碳纤维毡,氮掺杂阳极,电化学性能,电池性能

    来源: 材料开发与应用 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 无机化工,有机化工,电力工业

    单位: 中国海洋大学材料科学与工程学院,中国海洋大学材料化学化工学院

    基金: 国防科技创新特区项目(17-H863-05-ZT-002-040-001和18-H863-05-ZT-002-013-01)

    分类号: TM911.4;TQ342.742

    DOI: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.03.004

    页码: 22-33

    总页数: 12

    文件大小: 2922K

    下载量: 91

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