石墨烯类材料修饰尿液微生物燃料电池阳极的研究

尿液微生物燃料电池（urine-powered microbial fuel cell,UMFC）能够将尿液中有机物的化学能转化为电能,阳极是影响其产能的关键因素。黑磷（BP）、膨胀石墨（EG）和羧基化石墨烯（COOH-GN）是三种典型的石墨烯类新型材料,分别用这三种材料对阳极碳布进行修饰处理得到了三种电极（BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC）。修饰后的电极表面明显变粗糙,且碳布阳极阻抗均有一定程度的减小。分别以BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC三种电极为阳极运行UMFC,获得的最大电压分别为587.71,512.46和492.49 mV,最大功率密度分别为5254.43,3925.44和3252.05 mW/m³,BP/CC阳极UMFC的性能最好。     

微生物燃料电池处理含柠檬酸钠废水的研究

柠檬酸钠由于其优良的性质被广泛应用于食品、医药、化工等诸多领域,越来越广泛的应用导致工业和市政污水中柠檬酸钠的含量升高,加剧了水体的富营养化。将柠檬酸钠作为微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）阳极底物,研究得到了柠檬酸钠单独作为混合菌种MFC底物时的产电性能。结果显示,与乙酸钠和葡萄糖相比,以柠檬酸钠为底物的MFC（Na₃C₆H₅O₇-MFC）获得的最大功率密度为742.96 mW·m^-2,是乙酸钠（NaAc-MFC）和葡萄糖（Glu-MFC）的1.77倍和1.12倍。NaAc-MFC和Glu-MFC的启动时间分别约为Na₃C₆H₅O₇-MFC（57 h）的1.8倍和2.9倍。同时,Na₃C₆H₅O₇-MFC对COD的去除率为87.65%,与NaAc-MFC和Glu-MFC相差不大。Na₃C₆H₅O₇-MFC的库仑效率高达61.31%,明显优于NaAc-MFC和Glu-MFC。实验结果表明MFC可以有效地降解柠檬酸钠,能够处理含柠檬酸钠废水,并为柠檬酸钠单独作为底物应用于MFC提供了依据。     

微生物燃料电池MnO2/S-AC泡沫镍空气阴极的制备及其性能

利用超级电容器活性炭(S-AC)直接还原KMnO₄制备出复合比例分别为1:3、1:1和3:1的MnO₂/S-AC复合催化剂, 进而负载于泡沫镍上制得MnO₂/S-AC泡沫镍空气阴极。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量散射X 射线谱(EDX)和比表面积(BET)及孔分布测试对所制复合催化剂表征可知, 随复合比例的增加, 在S-AC表面的MnO₂由纳米薄片聚集成粒径为300～500 nm的颗粒, MnO₂/S-AC的内部及外部表面积都有所减少。基于线性扫描伏安曲线、功率密度曲线和极化曲线分析微生物燃料电池(MFC)的阴极性能和产电性能。复合比例为1:3时, MFC最大功率密度达到321.2 mW·m^-2, 比阴极负载S-AC时提高了约20%, 这与其较高的比表面积和MnO₂良好的催化活性相关。MnO₂/S-AC复合催化剂控制在一定的质量比时, 可以有效提高阴极性能及MFC的产电效果, 有助于空气阴极MFC的的放大和工程应用。     

MPCU的合成和性能研究

甲基环戊二烯与对苯二醌经三步反应合成了甲基五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷(MPCU)。考察了甲基环戊二烯和对苯二醌的Diels-Alder加成反应中温度对转化率的影响,最佳反应温度为5℃,甲基三环[6.2.1.02,7]十一烷-4,9-二烯-3,6-二酮的收率为87.0%。探讨了甲基五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷-8,11-二酮光照时间与转化率的关系,最佳光照时间为20h,二酮的收率为80.0%。研究添加了MPCU的复配燃料的性能:在HD-01中,MPCU质量分数为50%时,密度比纯HD-01提高5%,单位体积燃烧热值提高4.2%;在喷气燃料RP-3中,MPCU质量分数为50%时,密度比纯RP-3的提高13.3%,单位体积燃烧热值提高10.1%。     

化学氧化改性微生物燃料电池阳极

浓HNO₃和酸性K₂Cr₂O₇都具有一定的氧化性,分别利用浓HNO₃和酸性K₂Cr₂O₇对阳极碳布进行氧化改性处理。通过红外光谱测试显示,碳布表面附着了羟基(-OH)和羧基(-COOH)。通过扫描电镜观察,碳布经过氧化改性后表面明显变粗糙。同时,循环伏安曲线(CV)和交流阻抗曲线(EIS)测试表明,经过改性后的碳布具有良好的电化学特性。分别以经过浓HNO₃和酸性K₂Cr₂O₇改性处理后的碳布作为微生物燃料电池(MFC)的阳极,获得的最大功率密度分别为291.11 mW·m^-2和438.08 mW·m^-2,比未经过改性处理的碳布阳极的功率密度分别提升了21%和82%。     

石墨烯类材料修饰尿液微生物燃料电池阳极的研究

尿液微生物燃料电池(urine-powered microbial fuel cell,UMFC)能够将尿液中有机物的化学能转化为电能,阳极是影响其产能的关键因素。黑磷(BP)、膨胀石墨(EG)和羧基化石墨烯(COOH-GN)是三种典型的石墨烯类新型材料,分别用这三种材料对阳极碳布进行修饰处理得到了三种电极(BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC)。修饰后的电极表面明显变粗糙,且碳布阳极阻抗均有一定程度的减小。分别以BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC三种电极为阳极运行UMFC,获得的最大电压分别为587.71,512.46和492.49 m V,最大功率密度分别为5254.43,3925.44和3252.05 m W/m~3,BP/CC阳极UMFC的性能最好。     

活性炭修饰微生物燃料电池阳极的研究

利用活性炭修饰碳布作为微生物燃料电池阳极,并与多壁碳纳米管修饰的阳极和未修饰的碳布进行了的比较。结果表明,装配活性炭修饰碳布阳极运行的微生物燃料电池获得的最大功率密度为510 mW/m2,相较于多壁碳纳米管修饰的阳极和未修饰的碳布阳极分别提升了7%和54.5%。电极的电化学性质利用循环伏安法(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,活性炭修饰碳布具有良好的电化学特性。     

微生物燃料电池阳极的研究进展

产电微生物与电池阳极之间的电子传递效率是影响微生物燃料电池（MFC）产电性能的重要因素之一.通过对阳极材料的改进和修饰可以有效地降低阳极反应的活化能垒,提高电子传递效率,进而提高MFC产电性能.详细介绍了近年来MFC阳极材料的国内外研究进展,并针对当前研究所面临的问题,提出了今后MFC阳极的发展方向.