微生物燃料電池生物陽(yáng)極構(gòu)造和產(chǎn)電性能研究.pdf

1、本文從陽(yáng)極電阻、陽(yáng)極材料電容和電池放電電壓曲線(xiàn)三方面研究了微生物燃料電池生物陽(yáng)極結(jié)構(gòu)和產(chǎn)電性能性能。
　　本文應(yīng)用MATLAB數(shù)值模擬研究了大型化微生物燃料電池陽(yáng)極電流導(dǎo)出形式對(duì)電池產(chǎn)電功率的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不當(dāng)?shù)倪B接方式會(huì)造成21.7％的產(chǎn)電性能下降，結(jié)合計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果推斷在微生物燃料電池大型化的過(guò)程中，不當(dāng)?shù)倪B接造成的功率損失占陽(yáng)極總功率損失的47.1％。本文還提出兩種降低電阻造成產(chǎn)電

2、功率損失的途徑:(1)采用金屬網(wǎng)作為集電體;(2)采用合理的高效的電流導(dǎo)出形式。
　　通過(guò)改變陽(yáng)極材料界面雙電層電容研究了陽(yáng)極材料電容對(duì)生物膜生長(zhǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:增大陽(yáng)極表面的雙電層電容可顯著提高電池的產(chǎn)電性能。用35目不銹鋼網(wǎng)載超級(jí)電容器活性炭電極作為陽(yáng)極的微生物燃料電池的功率密度最高可以達(dá)到585mWm-2。而載200nm粒徑納米活性炭作為陽(yáng)極的電池功率密度只有31mWm-2。電池功率隨著雙電層電容的增大而增加，而與電極

3、表面積相關(guān)度低。掃描電子顯微鏡的結(jié)果表明，陽(yáng)極材料電容的增大使得陽(yáng)極表面附著的微生物膜厚度、覆蓋度增加，生物量的增加可能是功率密度隨雙電層電容增大而增加的原因。載超級(jí)電容器活性炭的電極的平均生物膜厚度為259um，是在納米活性碳電極生物膜厚度的203.1％。
　　以補(bǔ)料式單室空氣陰極微生物燃料電池首次研究了更換溶液之后電池電壓的恢復(fù)過(guò)程和影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，更換溶液后，以碳纖維材料為陽(yáng)極的微生物燃料電池的放電電壓曲線(xiàn)上出現(xiàn)兩個(gè)電壓