陽離子交換膜的制備及其在微生物燃料電池的應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺問題越來越嚴(yán)重，能同時(shí)處理污廢水和產(chǎn)生能源的微生物燃料電池(MFC)被廣泛關(guān)注和研究。MFC的原理是利用活性微生物降解有機(jī)底物（污廢水中的污染物），同時(shí)得到可利用的能源，例如電能或氫能等。但由于MFC的輸出功率低，成本高，使得MFC實(shí)際應(yīng)用受到限制。所以研究如何提高M(jìn)FC的輸出功率成為推進(jìn)MFC實(shí)際應(yīng)用的重要方向。
　　本研究主要圍繞MFC所用的陽離子交換膜及MFC的影響因子展開研究?；腔鄯济秧?SPAES)和

2、磺化聚酰亞胺(SPI)膜具有良好的電導(dǎo)率和機(jī)械性能，將其應(yīng)用于MFC中，結(jié)果表明:在短期內(nèi)，MFC的性能主要受離子交換容量(IEC)的影響:IEC高，MFC的內(nèi)阻低，輸出功率密度高，這主要由于膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力和陽極微生物的附著生長(zhǎng)的影響。在長(zhǎng)期運(yùn)行中，MFC的輸出功率主要跟膜的電導(dǎo)率、陽極微生物和膜的污染有關(guān)。高IEC的膜，由于具有更多磺酸基團(tuán)，膜的親水性和生物相容性增加，使得膜的抗污能力降低。比較SPAES、SPI膜和商用陽離子交換膜

3、(CEM)在MFC中的性能，SPAES和SPI膜都表現(xiàn)出優(yōu)于CEM的膜性能和電池性能。同時(shí)也研究了操作條件對(duì)MFC性能的影響，結(jié)果表明:陰極電子受體K3Fe(CN)6濃度為50mM，陽極電極表面積為60cm2，陽離子膜用酸預(yù)處理以及增大陽極液體積時(shí)，得到的MFC的輸出功率密度最大。不銹鋼絲網(wǎng)在MFC的長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和腐蝕，對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，從而降低MFC的輸出功率。選擇性能優(yōu)異的膜材料和最優(yōu)的操作條件能有效提高M(jìn)FC的輸