微生物燃料電池生物陽極構(gòu)造和產(chǎn)電性能研究.pdf

1、本文從陽極電阻、陽極材料電容和電池放電電壓曲線三方面研究了微生物燃料電池生物陽極結(jié)構(gòu)和產(chǎn)電性能性能。
　　本文應(yīng)用MATLAB數(shù)值模擬研究了大型化微生物燃料電池陽極電流導(dǎo)出形式對電池產(chǎn)電功率的影響，并通過實驗結(jié)果驗證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明:不當(dāng)?shù)倪B接方式會造成21.7％的產(chǎn)電性能下降，結(jié)合計算和實驗的結(jié)果推斷在微生物燃料電池大型化的過程中，不當(dāng)?shù)倪B接造成的功率損失占陽極總功率損失的47.1％。本文還提出兩種降低電阻造成產(chǎn)電

2、功率損失的途徑:(1)采用金屬網(wǎng)作為集電體;(2)采用合理的高效的電流導(dǎo)出形式。
　　通過改變陽極材料界面雙電層電容研究了陽極材料電容對生物膜生長的影響。實驗結(jié)果表明:增大陽極表面的雙電層電容可顯著提高電池的產(chǎn)電性能。用35目不銹鋼網(wǎng)載超級電容器活性炭電極作為陽極的微生物燃料電池的功率密度最高可以達(dá)到585mWm-2。而載200nm粒徑納米活性炭作為陽極的電池功率密度只有31mWm-2。電池功率隨著雙電層電容的增大而增加，而與電極

3、表面積相關(guān)度低。掃描電子顯微鏡的結(jié)果表明，陽極材料電容的增大使得陽極表面附著的微生物膜厚度、覆蓋度增加，生物量的增加可能是功率密度隨雙電層電容增大而增加的原因。載超級電容器活性炭的電極的平均生物膜厚度為259um，是在納米活性碳電極生物膜厚度的203.1％。
　　以補(bǔ)料式單室空氣陰極微生物燃料電池首次研究了更換溶液之后電池電壓的恢復(fù)過程和影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，更換溶液后，以碳纖維材料為陽極的微生物燃料電池的放電電壓曲線上出現(xiàn)兩個電壓