纳米fe3o4含量对微生物燃料电池性能的影响-应用化学.pdfVIP

第３０卷 第７期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３０Ｉｓｓ．７ ２０１３年７月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊｕｌｙ２０１３ 纳米ＦｅＯ含量对微生物燃料电池性能的影响 ３ ４  彭新红　于宏兵 　王　鑫 （南开大学环境科学与工程学院　天津３０００７１） 摘　要　以不锈钢网为集流体，采用辊压工艺制备了ＦｅＯ质量分数分别为０％、２５％、５０％和７５％的不 ３ ４ 锈钢网、活性炭粉和ＦｅＯ构成的复合阳极ＡｃＭ、ＡｃＦｅＭ１、ＡｃＦｅＭ２和ＡｃＦｅＭ３，研究了ＦｅＯ含量对单室无膜 ３ ４ ３ ４ 空气阴极微生物燃料电池（ＭＦＣ）产电性能的影响，并通过塔菲尔曲线和阳极充电放电测试研究了不同 ＦｅＯ含量的阳极的电化学行为。结果表明，阳极ＦｅＯ质量分数由０％增加至２５％、５０％时，ＭＦＣｓ的最大 ３ ４ ３ ４ ２ 输出功率和净电容电荷由 ＡｃＭ阳极的６６４ｍＷ／ｍ 和 ２９３９Ｃ分别上升至 ＡｃＦｅＭ１、ＡｃＦｅＭ２电极的 ２ ２ ７３１ｍＷ／ｍ和３００４Ｃ、８０９ｍＷ／ｍ和３８８５Ｃ，当ＦｅＯ含量继续增加至７５％时，ＭＦＣｓ的产电效率和净电容 ３ ４ 电荷均减小，ＦｅＯ质量分数在５０％时，ＭＦＣｓ性能最佳；电化学测试进一步说明ＦｅＯ质量分数在５０％时， ３ ４ ３ ４ ＭＦＣｓ阳极的动力学活性最好。 关键词　微生物燃料电池，纳米ＦｅＯ，产电，暂态存储 ３ ４ 中图分类号：Ｏ６４６．５　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１３）０７０８０８０７ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１３．３００４９ 微生物燃料电池（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌ，ＭＦＣ）是一种通过微生物的催化作用将有机物中的化学能直接 转化为电能的生物电化学体系，成为近年来环境与新能源领域的研究热点，其燃料来源广泛、反应条件 温和、环境友好，产电的同时能够进行废水生物处理，促使各种新型的微生物燃料电池应运而生，如微生 ［１２］ 物脱盐池除盐 （ｍｉｃｒｏｂｉａｌｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｃｅｌｌ，ＭＤＣ ）、微生物反 向电渗析池 （ｍｉｃｒｏｂｉａｌｒｅｖｅｒｓｅ ［３４］ ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｃｅｌｌ，ＭＲＣ ）等，但阳极性能低限制了微生物燃料电池的实用化，微生物氧化有机物并还 原电极（向阳极传递电子）的速率成为生物电化学系统性能的关键限制因素，其中阳极材料及其结构对 阳极输出电流的影响最大。 微生物和阳极间的电子传递速率影响着微生物燃料电池的性能，目前，主要通过２种方式来提高微 生物燃料电池的性能。一是阳极材料吸附或固定电子中介体，如２，６磺酸基蒽醌（ＡＱＤＳ）、氢醌、中性红 ［５７］ 和腐殖酸等 促进间接电子传递；另一是无需添加电子中介体加速微生物和阳极间的直接电子传递。 两相比较，中介体价格昂贵、且容易降解而随电解质流失进入环境中，造成环境污染，因此，采用无中介