微生物燃料电池产电性能试验研究

以双室微生物燃料电池为研究对象,考察了电极间距、电极面积比和阳极室填充活性炭颗粒,阳极室填充液浓度、pH值、流通速度对微生物燃料电池输出电压和功率密度的影响,通过分析建立最优双室微生物燃料电池模型。研究结果表明,微生物燃料电池的最大输出电压为544.3 mV,最大功率密度为341.38 mW/m2,在微生物燃料电池运行1 500 min后,利用极化曲线法测定电池的内阻为375Ω。     

ELECTRICITY GENERATION COMPARISON OF TWO-CHAMBER MICROBIAL FUEL CELLS WITH DIFFERENT MEMBRANE

以乙酸钠为碳源,铁氰化钾溶液为电子受体,以普通双极膜(膜A)、特种双极膜(膜B)和质子交换膜(膜C)构建的微生物燃料电池进行产电性能的实验研究.得到如下实验结果:膜A开路电压为0.77V,最大体积功率密度为3.23W/m3,由线性拟合方程可知其内阻为91.22Ω;膜B电池的开路电压0.748V,最大体积功率密度为3.52W/m3,内阻为92.26Ω;膜C电池的开路电压为0.796V,最大体积功率密度为3.75 W/m3,内阻为79.29Ω.结果表明:各种膜在微生物燃料电池产电性能方面相近.通过膜效率的分析,在微生物燃料电池中,采用离子交换膜替换价格昂贵的质子交换膜是可行的.     

单室微生物燃料电池产电特性研究

采用石墨板为阴极构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源,研究了该MFC在间歇运行条件下的产电性能、电池内阻情况和COD去除率。结果表明,最高输出电压随着周期数增加而增加,由0.075 9 V上升到0.200 6 V,最大输出功率密度为34.80 mW/m2;在一个运行周期内,电池内阻随着时间的延长而逐渐增大,由376.6Ω上升到682.0Ω,电池内阻的增大将导致输出电压降低。COD去除率由起始的49.23%达到最大值86.99%,说明此单室空气阴极微生物燃料电池在产电的同时处理污水的效果也较好。     

微生物燃料电池耦合处理重金属-有机废水性能研究

以双室微生物燃料电池(MFC)为研究对象,构建阳极为糖蜜废水、阴极为不同金属离子废水的微生物燃料电池,对其产电性能和去污能力进行测定。结果表明:微生物燃料电池可同时处理有机废水和金属离子废水,其中,Ag~+为阴极液时,其MFC稳定性最好,最高输出电压为198 m V、最大功率密度为23.1 m W/m~2、内阻为500Ω,Cu~(2+)为阴极液时分别为149 m V、13.9 m W/m~2、600Ω,Zn~(2+)为阴极液时分别为16 m V、1.9×10~(-6)m W/m~2、900Ω。阳极化学需氧量(COD)去除率以Ag~+为阴极液时最高,可达72%,Cu~(2+)和Zn~(2+)分别为54%和19.2%。阴极金属离子去除率Ag~+为72%、Cu~(2+)42%、Zn~(2+)19.8%。     

以模拟有机废水为基质的单池微生物燃料电池的产电性能

利用自制单池微生物燃料电池,以破碎厌氧颗粒污泥上清液接种,以葡萄糖模拟废水为基质,成功获得了电能。含有质子交换膜的微生物燃料电池经过206h的连续运行,最高功率密度达到了141.5mW/m2,库仑效率最大为6.9%;不含质子交换膜的微生物燃料电池具有更好的产电能力,其最高功率密度为269mW/m2,库仑效率为6.6%;扫描电镜观察发现,阳极表面的产电细菌以一种短杆菌为主,在质子交换膜表面的细菌则以椭球菌为主。     

微生物燃料电池运行影响因素的研究

研究自行设计的微生物燃料电池在常温常压下,以厌氧污泥为接种源,以葡萄糖为底物原料,以不同溶液作为电子受体的条件下测试其稳定运行的影响因素与工艺条件。实验结果表明:该微生物燃料电池可稳定运行约30d,并在注入新的底物后,电压又快速回升至稳定电压。以铁氰化钾溶液作为电子受体,输出电压可达0.75V,输出功率为2100mW/m~2;以高锰酸钾溶液作为电子受体,输出电压为1.023V,输出功率为2638mW/m~2。     

阴极电子受体对微生物燃料电池性能的影响

以双室型微生物燃料电池为试验装置,比较铁氰化钾、重铬酸钾、高锰酸钾作为阴极电子受体时微生物燃料电池的电压和功率输出。结果表明,高锰酸钾与重铬酸钾混合电子受体对微生物燃料电池性能的提高没有显著效果,不如两者的单独表现;高锰酸钾对应的最高输出电压可达1 160 mV,但很不稳定,会很快下降到600 mV左右,在实际应用中有一定障碍;在酸性条件(pH=3.0)下,重铬酸钾的开路电压为1 081.2 mV,最大输出功率密度为35.1 W/m3,电池内阻为170.27Ω,而且表现稳定,是理想的阴极电子受体。     

直接碳燃料电池性能研究

直接碳燃料电池(DCFC)勿需碳和氧气气化、重整,而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料的理论利用率可达100%,是一种高效、清洁的燃料电池.文章所介绍的组装DCFC单体电池,以石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂,采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂,该电池工作温度为500～700℃.对不同工作温度、不同电解质和不同氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究.结果表明:随着工作温度的升高,电池输出性能有很大提高;KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min,温度为650℃时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为118mA/cm2和0.054 W/cm2,开路电压达到0.76 V.     

阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究

以石墨、碳纸、碳布和碳毡为阳极材料,研究不同材料在微生物燃料电池中的产电性能,并利用循环伏安法比较不同材料的电化学活性。结果表明:在电池性能方面,以石墨为阳极微生物燃料电池电压可达0.678V,输出功率为250mW/m2;碳毡电压达0.656V,输出功率204mW/m2,碳纸0.649V,输出功率156mW/m2;碳布最差,电压不稳定,输出功率56mW/m2。循环伏安曲线和电极材料表观吸附量:碳毡作为阳极材料,具有明显的氧化峰和还原峰,对导电微生物具有显著的吸附量,其次是石墨,碳纸次之,最差的是碳布。     

直接碳燃料电池_DCFC_实验研究

直接碳燃料电池是一种高效、清洁的燃料电池技术,其原理是碳和氧气勿需气化和重整而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料利用率约达100%。自行组装了DCFC单体电池,工作温度为500～700℃;该电池采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂;石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂。对不同的电解质、不同的氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究。结果表明,KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为105mA/cm2和0.041W/cm2,开路电压达到0.74V。电流密度为45mA/cm2时,输出电压0.65V,可连续稳定运行20h。提出了热解-直接碳燃料电池联合系统,并以C10H22为例,分析了联合系统发电效率高达76.5%,表明该系统在未来集中式电厂中有很好的应用前景。