石墨烯/聚苯胺修饰阳极对微生物燃料电池性能的影响

纳米材料修饰阳极可显著提高微生物燃料电池（MFC）性能,本研究主要探索了石墨烯、聚苯胺和石墨烯/聚苯胺复合修饰电极对MFC产电性能的影响。使用电化学方法电镀石墨烯于碳布表面,进一步通过原位聚合法制备聚苯胺来修饰碳布电极。将修饰电极装载入双室型MFC中,测量其产电性能,并对电极进行表征,测量电化学性能。通过扫描电镜观察到, 碳布能够被修饰上石墨烯和聚苯胺,并且聚苯胺附着于碳纤维或石墨烯薄层表面,形成棒状的纳米结构。产电性能方面,装载石墨烯/聚苯胺修饰电极的MFC最大输出电压最高,达到了（291±22）mV,比装载空白碳布电极的对照组MFC提高了175%以上。石墨烯/聚苯胺电极组MFC的最大输出功率密度同样最高,达到了（653 ± 25）mW·m^-2,为空白碳布对照组的10.5倍。实验结果表明：石墨烯/聚苯胺复合修饰电极可有效利用石墨烯导电性好和聚苯胺生物相容性高的优点,显著提高MFC的产电性能。     

石墨烯/聚苯胺修饰阳极对微生物燃料电池性能的影响

纳米材料修饰阳极可显著提高微生物燃料电池(MFC)性能,本研究主要探索了石墨烯、聚苯胺和石墨烯/聚苯胺复合修饰电极对MFC产电性能的影响。使用电化学方法电镀石墨烯于碳布表面,进一步通过原位聚合法制备聚苯胺来修饰碳布电极。将修饰电极装载入双室型MFC中,测量其产电性能,并对电极进行表征,测量电化学性能。通过扫描电镜观察到,碳布能够被修饰上石墨烯和聚苯胺,并且聚苯胺附着于碳纤维或石墨烯薄层表面,形成棒状的纳米结构。产电性能方面,装载石墨烯/聚苯胺修饰电极的MFC最大输出电压最高,达到了(291±22) mV,比装载空白碳布电极的对照组MFC提高了175%以上。石墨烯/聚苯胺电极组MFC的最大输出功率密度同样最高,达到了(653±25) mW·m~(-2),为空白碳布对照组的10.5倍。实验结果表明:石墨烯/聚苯胺复合修饰电极可有效利用石墨烯导电性好和聚苯胺生物相容性高的优点,显著提高MFC的产电性能。     

氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征，利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明，葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合，并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构；其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂，在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm^?2)，以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比，NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性，且制备成本较低，具有广阔的应用前景。     

氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明,葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合,并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构;其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂,在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm~(-2)),以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比,NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性,且制备成本较低,具有广阔的应用前景。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用

设计了一个经典的双室微生物燃料电池,并考察了其在接种厌氧污泥条件下对葡萄糖模拟废水的产电性能.试验采用间歇运行的方式,主要考察了电极材料及初始COD对微生物燃料电池产电性能的影响.结果表明,当外阻为100 Ω时,该电池在初始COD为1 000 mg/L,以石墨为电极的运行条件下产电性能最好,最大电流密度为4.4mA/m2.另外,还对以水及好氧污泥作为电池阴极时系统的产电性能进行了对比.通过对两者极化曲线的分析可知,以好氧污泥作为电池阴极可以大大减小系统的内阻,从而提高电池的产电性能.     

石墨烯修饰微生物燃料电池降解十二烷基磺酸钠

以十二烷基磺酸钠为阳极电子供体,同时以石墨烯为催化剂对电极进行修饰。将修饰前后微生物燃料电池的产电性能和十二烷基磺酸钠的降解情况进行对比,经过修饰的电极装置产电效率明显增大,最大电压增加了1倍,并使十二烷基磺酸钠的降解率从49.85%提高到65.11%。这说明用石墨烯修饰后的微生物燃料电池在稳定产电的同时降解十二烷基磺酸钠是可行的,为废水中阴离子表面活性剂的去除提供了新的方法与研究方向。     

石墨烯修饰微生物燃料电池降解十二烷基磺酸钠

以十二烷基磺酸钠为阳极电子供体,同时以石墨烯为催化剂对电极进行修饰。将修饰前后微生物燃料电池的产电性能和十二烷基磺酸钠的降解情况进行对比,经过修饰的电极装置产电效率明显增大,最大电压增加了1倍,并使十二烷基磺酸钠的降解率从49.85%提高到65.11%。这说明用石墨烯修饰后的微生物燃料电池在稳定产电的同时降解十二烷基磺酸钠是可行的,为废水中阴离子表面活性剂的去除提供了新的方法与研究方向。     

串/并联微生物燃料电池的性能

以5个双室直接微生物燃料电池构建串、并联电池组,考察了电池不同运行阶段及不同底物和电子受体对电池组性能的影响. 结果表明,串、并联微生物燃料电池组可以提高工作电压、电流. 以氧气和铁氰化钾作为电子受体时,串联电池组的输出电压(输出功率密度)分别可达1.186 V (18.83 mW/m2)和1.417 V (51.51 mW/m2),并联电池组输出电流(输出功率密度)可达3 mA (22.66 mW/m2)和6.86 mA (65.22 mW/m2). 串联电池组中电池间的差异是出现电池反极的主要原因,内阻较大的电池易在工作电流较大时出现反极现象. 适宜的混联方式可以降低由内阻差异引起的能量损失,外电阻为30 W时,混联电池组输出功率密度(30.3 mW/m2)是串联电池组(6.58 mW/m2)的4倍.     

微生物燃料电池及其应用研究进展

简单叙述了微生物燃料电池(MFC)的基本结构及运行原理,从MFC的阳极微生物、阴极结构等方面介绍了MFC的发展现状和研究重点,分析了MFC在替代能源、生物传感器和开发新型水处理工艺等方面的应用前景,指出进一步的研究重点应放在改善电极电化学性能、提高电池输出功率密度和降低电池成本等方面。     

硫酸盐还原菌在微生物燃料电池中应用的研究进展

硫酸盐还原菌(SRB)因能同步去除硫酸盐和重金属而备受关注。近年来SRB与电化学技术的结合应用日渐成熟,在污染物产电、重金属去除等多个电化学领域都有良好应用。文中主要介绍了SRB在微生物燃料电池系统中的应用研究,包括其在系统中的电子传递机制、作为阳极和阴极应用等方面,其可实现污染物的高效降解和定量转化。为SRB在生物电化学领域中的应用及机理研究提供了借鉴方法,为进一步研究和应用SRB的电化学活性奠定了基础。     

还原石墨烯/硫化镉纳米棒复合材料制备及其光催化性能

为调控硫化镉尺寸和形貌,采用水热法合成了还原型氧化石墨烯/硫化镉纳米棒(RGO/Cd S)复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等方法对产物进行了表征。通过调节硫化镉颗粒成核和生长速度,在乙二胺溶剂中水热合成了结构规整的硫化镉纳米棒及与石墨烯的复合材料。紫外分析表明,RGO/Cd S禁带宽度为2.81 e V。光催化降解实验表明,RGO/Cd S对甲基橙具有良好的光催化降解作用,当甲基橙溶液质量浓度为20 mg/L、RGO/Cd S用量为0.2%(质量分数)时,在可见光下反应480 min,甲基橙降解率可达96.3%。RGO/Cd S在光催化氧化处理废水领域具有潜在的应用价值。     

微生物燃料电池及其在环境领域的应用

在环境污染和能源短缺的双重压力下,微生物燃料电池以其高效、清洁、环保的独特优点而得到人们重视,并成为当前环境领域的研究热点。介绍了微生物燃料电池的工作原理,综述了其在废水处理、环境修复、环境监测等方面的应用现状,分析了存在的主要问题,展望了未来的研发工作。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用研究进展

微生物燃料电池可以同时进行废水处理和生物发电,开启了废水处理产生清洁新能源的新途径。该文简要介绍了微生物燃料电池的发展历史,重点阐述了无介体微生物燃料电池和无膜微生物燃料电池在废水处理中的应用,概括了微生物燃料电池同步废水处理中存在的问题和工作方向,分析了利用MFC进行废水处理同时生物发电的应用前景。     

微生物燃料电池在污水处理中的应用概况

近年来水污染、能源枯竭的问题日益严重,使人类的生存环境和能源安全受到了威胁。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC)在降解污水同时获得电能,成为了保护环境和发展可再生能源的一项新技术。以处理工业废水、生活污水、农业固体废水、垃圾渗滤液、养殖废水和重金属回收等为例综述了微生物燃料电池技术在污水处理中的应用。其中,处理工业废水产电性能最为突出,其最大功率为375 m W/m~2。     

微生物燃料电池在重金属处理中的应用

重金属处理过程需要消耗大量的能量,而重金属本身含有化学能,若将其化学能转化为电能的同时得以去除,无疑是重金属废水处理中的崭新技术和方法。本文从重金属离子在阴极接受电子完成电化学还原的燃料电池系统角度,对重金属离子的产电原理进行了阐述,结合实例介绍了重金属在阴极完成还原反应的方式,讨论了重金属自产电能处理技术的优势和存在的问题。利用污染物自身产生一定的能量,而不是消耗的电化学处理技术有着十分美好的前景。     

还原氧化石墨烯/BiVO_4复合材料的制备及其光催化性能

采用微波原位生长法制备了还原氧化石墨烯/BiVO4复合光催化剂。以四环素为模型污染物,对该催化剂在可见光(λ>420 nm)下的催化活性进行了评价。结果表明,还原氧化石墨烯/BiVO4复合光催化剂在可见光照射下对四环素的降解效率达到了85.3%明显高于纯BiVO423%的降解效率。     

微生物燃料电池技术及其应用研究进展

介绍了微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)技术原理、材料、产电微生物,分析了MFCs应用领域及其限制因素,综述了MFCs的最新研究状况,最后对MFCs的未来发展前景进行了展望。     

微生物燃料电池中的微生物分析

考察了一个长期以葡萄糖为营养液的微生物燃料电池(MFC)对不同基质的适应性,通过形态学、生理生化特性和16SrDNA分析等手段对电池两极的优势微生物进行了分离、鉴定,并通过MFC方法确定了各微生物的电化学活性.结果显示:1)长期以葡萄糖为基质的MFC可以快速适应以其它单糖、二糖或糖类代谢产物为基质的环境,2)以代谢产物为基质时,电池输出最大电压、库仑效率均明显高于糖类物质:3)从电池阳极分离出三种微生物,经DNA分析可确定三种微生物分别为绿脓杆菌、地衣芽孢杆菌和肺炎克雷伯氏菌,并进一步经MFC分析可确定三种微生物均为电化学活性微生物.     

微生物燃料电池运行过程中的电化学性能

取葡萄糖浓度2 000 mg/L,介体浓度1.66×10~(-1)mmol/L,考察电池长达13天运行过程中的电化学性能变化.电池启动约1.5 h后,开路电压达到最大,电池运行进入平台期.传荷阻抗由第1天的216Ω减小到第4天的76.52Ω,此时生物膜完全成熟,运行平稳且状态佳.至第13天时,传荷阻抗已经增大至1 657Ω,长期运行导致生物膜的电化学活性降低,电池产电能力大大下降.     

微生物燃料电池应用及性能优化研究进展

微生物燃料电池作为新型微生物传感器,既能降解水中污染物也可以通过微生物产电输出电能。通常将污染物降解效率和产电功率作为衡量燃料电池性能好坏的重要参数,反应器构型是影响微生物燃料电池产电性能与降解效果的关键。归纳了光电极微生物燃料电池、自分层微生物燃料电池和人工湿地-微生物燃料电池这3种构型的反应器机理及对废水的适用性,总结了电极材料、电子介体、分隔膜材料等因素对燃料电池产电性能影响的研究进展。