碳質(zhì)管狀微生物燃料電池堆構(gòu)建與性能特性.pdf

1、能源和環(huán)境問題是現(xiàn)階段影響和制約人類社會(huì)發(fā)展的兩大瓶頸。人類迫切需要尋找新型清潔能源以及新的污水處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。微生物燃料電池（Microbial Fuel Cells, MFCs）作為一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水處理和產(chǎn)電的新型可再生能源技術(shù)，近年來受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。
　　目前MFC輸出功率密度和輸出電壓較低且經(jīng)濟(jì)成本較高，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。為了加速 MFC實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程，可以通過設(shè)計(jì)低成本的無膜空

2、氣陰極MFC，并對其進(jìn)行串并聯(lián)連接，提高其產(chǎn)電性能。針對上述情況，本文設(shè)計(jì)了兩種低成本的無膜空氣陰極MFC：活性炭空氣陰極MFC和竹炭管空氣陰極MFC，并對其性能進(jìn)行了對比研究。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，相比活性炭空氣陰極MFC，竹炭管空氣陰極MFC具有更好的產(chǎn)電性能。同時(shí)，本文構(gòu)建了不同水路和電路連接方式下的竹炭管空氣陰極MFC電堆，并對電堆性能特性進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)竹炭管空氣陰極MFC陰極性能是電堆性能的主要影響因素，針對此現(xiàn)象提出了改善措

3、施。本文的主要研究成果如下：
　　①活性炭空氣陰極MFC和竹炭管空氣陰極MFC性能對比研究。竹炭管空氣陰極MFC的最大功率密度和最大輸出電壓分別為7.8 W/m3和472 mV，分別是活性炭空氣陰極MFC最大功率密度（5.5 W/m3）和最大輸出電壓（380 mV）的1.4和1.2倍。上述研究結(jié)果表明，相比活性炭空氣陰極MFC，竹炭管空氣陰極MFC具有更好的產(chǎn)電性能。
　?、谥裉抗芸諝怅帢OMFC電堆性能衰減原因及改善措施研究

4、。研究結(jié)果表明，單個(gè)竹炭管空氣陰極MFC陰極性能衰減是電池電堆性能的主要影響因素，而造成單個(gè)竹炭管空氣陰極MFC陰極性能衰減的原因可能是由于陰極內(nèi)表面附著的生物膜阻止了質(zhì)子傳遞，導(dǎo)致陰極性能下降。因此，針對上述情況，可以采用低濃度的培養(yǎng)基（200 mg/L）抑制陰極生物膜生長，使得電堆性能得到改善。
　?、鄄煌泛碗娐愤B接方式下的竹炭管空氣陰極MFC電堆性能研究。分別構(gòu)建了四種不同連接方式的電堆：水路并聯(lián)電路并聯(lián)電堆、水路串聯(lián)電