磷酸鹽活化活性炭空氣陰極應(yīng)用于微生物燃料電池的研究.pdf

1、當(dāng)今社會，人類面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)、水環(huán)境污染及資源短缺等一系列尖銳的問題，這些問題嚴(yán)重影響了人類的生活，阻礙著人類社會的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展。微生物染料電池(MFC)是近些年迅速發(fā)展起來的一種新型的污水處理技術(shù)，同時這種技術(shù)也是一種新的綠色的能源技術(shù)。它通過將傳統(tǒng)的生物降解和電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合，使用廢水里面的產(chǎn)電細(xì)菌等微生物當(dāng)催化劑，將廢水中有機(jī)物進(jìn)行氧化，使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。
　　在傳統(tǒng)意義上，由于微生物燃料電池使用了貴金屬Pt作為

2、陰極材料而導(dǎo)致其自身成本大增，影響了MFC的發(fā)展。尋找廉價、高效的材料作為催化劑是當(dāng)前以及今后研究的重點(diǎn)?；钚蕴渴侨祟惿钪泻艹Ｓ玫奈镔|(zhì)，活性炭的種類更是多種多樣，其用途也是十分廣泛。正是由于其廉價、來源廣泛、催化性能好等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前，以活性炭作為陰極催化劑的微生物燃料電池的研究已經(jīng)成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)?；钚蕴恳呀?jīng)被證明在MFC中能夠起到很好的催化性能，但是單純的將活性炭應(yīng)用于MFC時產(chǎn)生的功率密度仍然較低，因此需要采用一定的方法來提高活

3、性炭的催化性能。通過對活性炭進(jìn)行修飾，改變活性炭的物理或者化學(xué)性質(zhì)進(jìn)而制造出高效能的活性炭將會是今后研究的一個重點(diǎn)方向。
　　本實(shí)驗(yàn)通過使用一定濃度的磷酸鹽，包括磷酸、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鈉這四種化學(xué)物質(zhì)，對活性炭進(jìn)行處理，進(jìn)而研究了磷酸鹽溶液的濃度、不同的反應(yīng)溫度對活性炭處理前后效果的影響。具體的分析包括了:電池運(yùn)行的極化曲線和功率密度、空氣陰極的LSV、EIS表現(xiàn)、活性炭孔徑結(jié)構(gòu)的分析、FTIR分析、XPS分析以及Bo

4、ehm滴定等多種手段，從而通過對活性炭被處理前后的電化學(xué)性能、形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)以及表面官能團(tuán)變化進(jìn)而分析并確定影響活性炭性能的各種因素。
　　通過文章中一系列的分析，可以知道活性炭孔徑結(jié)構(gòu)的變化，尤其微孔含量的相對提高、空氣陰極電阻的降低、活性炭表面酸性官能團(tuán)的降低以及含磷官能團(tuán)的引入都有利于提高活性炭在MFC中的催化作用，尤其是活性炭表面的官能團(tuán)的變化起到更大的作用。
　　總的來說，作為一種全新的生物作用的廢水處理技術(shù)，在環(huán)境污