二氧化铅阴极单室微生物燃料电池处理有机废水研究

利用自制单室微生物燃料电池,采用污水处理厂的厌氧污泥接种,以自制钛基二氧化铅电极为阴极,运行微生物燃料电池11907 min,成功获得了电能,最大功率密度为485 mW·m-2.通过稳态放电法测得单室微生物燃料电池的内阻为300Ω.污水COD去除率达到40%左右,日平均去除1 000.5 mg·L-1,说明此单室微生物燃料电池在产生电能的同时对废水有较理想的处理效果.     

直接微生物燃料电池的构建及初步研究

利用Geobacter metallireducens能够以Fe(OH)3固体作电子受体进行呼吸的特性,用其构建直接微生物燃料电池,初步考察了产电情况和产电原理. 实验证明,Geobacter metallireducens直接微生物燃料电池的电能产出主要依赖于吸附在电极上的细菌. 燃料醋酸钠可以完全氧化至CO2,反应结束后其浓度低于检测下限(<10 mmol/L). 电子回收率达80%,电流密度达704.4 mA/m2.     

微生物燃料电池阴极系统的研究进展

微生物燃料电池,简称MFCs,其阴极系统通常由电极材料、催化剂、电子受体和阴极室等组成。MFCs阴极是电子受体进行还原反应的场所,是影响MFCs性能的重要因素,决定了反应器的经济性和持久性。文章根据MFCs阴极系统的构造,综述了阴极的材料、催化剂、电子受体以及构型在国内外的最新研究进展,指出了当前MFCs阴极设计存在的问题和今后MFCs研究努力的方向。     

微生物燃料电池阴极电子受体研究进展

微生物燃料电池是一个阳极产生电子,阴极接受电子的电化学系统。阐述了微生物燃料电池各种电子受体在阴极的反应机理和研究现状,分析了目前微生物燃料电池研究存在的不足,并提出了未来的研究和发展方向。     

微生物燃料电池阴极催化剂研究进展

针对微生物燃料电池中铂碳阴极催化剂的局限性,阐述了新材料催化剂的研究进展,列举了多种催化剂均表现出了良好的ORR性能,且成本低廉,解决了Pt/C阴极价格昂贵的问题,使微生物燃料电池的推广应用成为可能。     

单室不锈钢阳极微生物燃料电池强化反硝化的研究

采用碳布阴极,不锈钢阳极构建了以葡萄糖为唯一电子供体、硝酸盐作为电子受体管状单室微生物燃料电池(MFC),研究MFC的COD、NO3-去除情况和强化反硝化性能。在室温下,初始COD为595 mg/L,外接电阻100、1000Ω时,该MFC去除率为62%、56%,比厌氧对照组高10%~15%,NO3-去除率为60%、58%,比厌氧对照组高10%。表明该MFC在能良好降低COD的同时,也能够很好的去除硝酸盐,并且强化了反硝化过程,是一种很高效的去除硝酸盐的方法。给我们在MFC的研究和硝酸盐的降解中提供了一个新的方向,对加深理解MFC机理,推动MFC技术发展和降解硝酸盐的水处理的应用具有理论与实际意义。     

直接微生物燃料电池阴极的制备及优化

研究了直接微生物燃料电池阴极的制备方法,考察了制备过程中的主要影响因素,并通过功率密度曲线及伏安曲线对不同条件下制备的阴极性能进行了评价. 结果表明,防渗层中聚四氟乙烯含量、催化层中Nafion含量及整平层碳含量对阴极性能均有较大影响,当聚四氟乙烯浓度为30%及Nafion含量为2.8 mL、碳含量为0.18 g时,阴极性能最好,此时微生物燃料电池的输出功率密度为357 mW/m2, COD去除率达到90%.     

空气阴极微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池（MFC）是一种利用微生物做催化剂,处理废水的同时能产电的新型污水处理技术,因其＂变废为宝＂的能力而得到快速的发展。其中,以空气做阴极的单室MFC,因其省却了不断添加阴极液的过程、提高功率输出的同时降低成本而受到越来越多的关注。单室MFC装置可以分为管状、立方体状和短臂型结构,空气阴极的结构组成包括膜、催化层、集电材料、基层和扩散层。膜和催化层通常用热压法进行结合。目前报道的研究结果表明,有扩散层时获得的功率密度更高。已研究的扩散层的粘结剂有PTEF、PDMS、EF以及Nafion。选择合适的构型、催化剂以及扩散层的层数和粘结剂对改善电池产电性能极为重要。如何将多个装置串联以扩大废水处理量、提高功率密度的同时提高电子回收率是需要进一步解决的问题。     

厌氧流化床微生物燃料电池空气阴极研究

流化床微生物燃料电池(AFBMFC)的阴极导电性和催化剂性能是影响微生物燃料电池产电性能的重要因素。本文首先在阴极负载少量银研究其对AFBMFC产电性能的影响。其次,制备四种铂钴合金催化剂,考察了催化剂对AFBMFC产电性能的影响。研究表明,阴极碳基层负载少量的银可以显著改善AFBMFC的产电性能,银负载量为0.7 mg·cm^-2时AFBMFC最大输出电压和输出功率密度分别为纯碳基层阴极的154%和330%。600℃比950℃制备的PtCo合金催化剂有较好的催化性能,在保证催化剂总量不变的情况下,铂用量为原来的50%,AFBMFC产电性能仍有较大幅度的提高。     

新型直接碳燃料电池阴极材料及其性能

考察了Ni-CeO2复合阴极对直接碳燃料电池(DCFC)输出性能的影响. 使用不同组成的Ni-CeO2复合阴极对DCFC性能进行了测试. 结果表明,使用Ni-CeO2复合阴极可显著提高DCFC在500和630℃工作时的电流密度、功率密度和燃料转化效率,500℃下DCFC最大电流密度、功率密度分别为328 mA/cm2和72 mW/cm2. 630℃下DCFC最大电流密度、功率密度分别为474 mA/cm2和108 mW/cm2,电流密度50 mA/cm2时燃料转化效率为70%. 用XRD和SEM对Ni-CeO2复合阴极材料进行了表征,并对Ni-CeO2复合阴极可能的作用机制进行了研究.     

A Solid-polymer Electrolyte Direct Methanol Fuel Cell with a Methanol-tolerant Cathode and its Mathematical Modelling

Solid-polymer electrolyte direct methanol fuel cells (SPE-DMFCs) employing carbon-supported Pt–Fe as oxygen-reduction catalyst to mitigate the effect of methanol on cathode performance while operating with oxygen or air have been assembled. These SPE-DMFCs provided maximum power densities of 250 and 120 mW cm^–2 at 85 °C on operating with oxygen and air, respectively. The polarization data for the SPE-DMFCs and their constituent electrodes have also been derived numerically employing a model based on phenomenological transport equations for the catalyst layer, diffusion layer and the membrane electrolyte.     

利用小球藻构建微生物燃料电池

利用分离的小球藻(Chlorella vulgaris)构建了光合微生物燃料电池,考察了小球藻加入阴阳极和以废水为底物的电池产电性能及机理. 结果表明,构建的微生物燃料电池是可行的,电能输出主要依赖吸附在电极表面的藻,而与悬浮在溶液中的藻基本无关. 光照是该燃料电池电压变化的主要影响因素之一. 在阴极室中添加铁离子,通过其二和三价间的循环转化,提高电子的传递速率,加快质子和氧气的反应,电池的输出功率密度达到11.82 mW/m2,COD去除率达到40%. 这种电池将化学能、光能转化为电能的同时可处理污水并回收小球藻.     

A Single-Chamber Microbial Fuel Cell without an Air Cathode

Microbial fuel cells (MFCs) represent a novel technology for wastewater treatment with electricity production. Electricity generation with simultaneous nitrate reduction in a single-chamber MFC without air cathode was studied, using glucose (1 mM) as the carbon source and nitrate (1 mM) as the final electron acceptor employed by Bacillus subtilis under anaerobic conditions. Increasing current as a function of decreased nitrate concentration and an increase in biomass were observed with a maximum current of 0.4 mA obtained at an external resistance (R(ext)) of 1 KΩ without a platinum catalyst of air cathode. A decreased current with complete nitrate reduction, with further recovery of the current immediately after nitrate addition, indicated the dependence of B. subtilis on nitrate as an electron acceptor to efficiently produce electricity. A power density of 0.0019 mW/cm(2) was achieved at an R(ext) of 220 Ω. Cyclic voltammograms (CV) showed direct electron transfer with the involvement of mediators in the MFC. The low coulombic efficiency (CE) of 11% was mainly attributed to glucose fermentation. These results demonstrated that electricity generation is possible from wastewater containing nitrate, and this represents an alternative technology for the cost-effective and environmentally benign treatment of wastewater.     

pH值对高锰酸钾作阴极的微生物燃料电池阴极电位的影响

构建了一个以葡萄糖水溶液为阳极原料,高锰酸钾为阴极氧化剂的双室微生物燃料电池。考察了MnO_4溶液的pH值对MFC产电性能的影响。结果表明,在pH值不同时,其对MFC的还原电位和MnO_4的还原产物有显著影响。当pH>3时,阴极E°=+1.51V,当pH>11时,E°=+0.56V。研究表明:(1)二氧化锰沉淀是导致阴极极化的主要原因,当阴极电解液流动时可有效抑制二氧化锰的沉淀。(2)根据电池电压曲线图判断,pH值对电池的阴极电位有较大影响,电池电压的变化与阴极电位变化具有很好的一致性,但不会对阳极电位造成影响。(3)pH值对阴极电势的影响符合Nernst方程。     

A Study on Process Parameters of Direct Ethanol Fuel Cell

Ethanol is one of the promising future fuels of Direct Alcohol Fuel Cells (DAFC). The electro‐oxidation of ethanol fuel on anode made of carbon‐supported Pt‐Ru electrode catalysts was carried out in a lab scale direct ethanol fuel cell (DEFC). Cathode used was Pt‐black high surface area. The membrane electrode assembly (MEA) was prepared by sandwiching the solid polymer electrolyte membrane, prepared from Nafion^® (SE‐5112, DuPont USA) dispersion, between the anode and cathode. The DEFC was fabricated using the MEA and tested at different catalyst loadings at the electrodes, temperatures and ethanol concentrations. The maximum power density of DEFC for optimized value of ethanol concentration, catalyst loading and temperature were determined. The maximum open circuit voltage (OCV) of 0.815 V, short circuit current density (SCCD) of 27.90 mA/cm² and power density of 10.30 mW/cm² were obtained for anode (Pt‐Ru/C) and cathode (Pt‐black) loading of 1 mg/cm² at a temperature of 90°C anode and 60°C cathode for 2M ethanol.