微生物燃料电池生物阳极构造和产电性能研究

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1、⑧论文作者签名：堕逢羔指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：圃俊虚3熬援3逝江太堂委员1：黄鱼主3数援3逝江太堂委员2：王智化3熬援3逝江太堂委员3：韭光堂3副塾援3虫国让量堂院委员4：塞4建星3熬拯!逝、江盍堂委员5：舢删㈣《删㈣㈣圳删Y2508093浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝塑拦或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

2、究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：H崔童签字日期：跏‘￥年；月。1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝江盔堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝塑芝涅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：1幡。导师签名：毗嘭签字日期：沁y年3月u日签字日期：池I中年>月11日本论文在我的导师成少安教授的指导下完成的。成少安老师在科研、学习和生活上给予了我

3、很大的帮助，他刻苦钻研、勤勉工作的精神深深地震撼了我，是值得我学习的榜样。每当我面对学习的压力和问题时，这种精神都会转化为动力支持我前行。正是成老师的谆谆教导使我顺利完成了硕士阶段的学习，这段宝贵的经历我会永远铭记于心。此外，还要特别感谢孙丹老师对我写作科技论文的指导，没有她辛苦的劳动，我就不可能顺利发表自己的第一篇论文，在这里我要郑重说声“谢谢”。感谢和我同一届的潘彬和郭剑，我们作为共同学习、共同实验的同窗，共同讨论实验中遇到的大大小小的问题，相互帮助给出切实可行的意见和建议，相互督促学习。同时也要感谢我的学长李福健、黄浩斌、丁为俊、刘伟凤对我的实验的指点。大家一起

4、讨论学习的日子几乎构成了我全部的研究生生活。此外，还要感谢唐韵同学对我实验的帮助，她帮我分担了许许多多繁琐的工作。感谢我的父母，没有你们对我的支持，我的学习生涯不可能走到这一天。即使求学之路有一些曲折，但是，最终我还是顺利完成了硕士阶段的学习，希望您们对我的学习表现感到满意。最后，我要感谢我的母校浙江大学，自从2007年入校以来，我在这所大学中走过了7个年头，这7年中我不仅学习到了先进的知识，也学会了如何做人、处事。我从一个懵懂少年蜕变为有理想、有追求的青年，我想我知道自己将来要成为什么样的人了。署名当前日期浙江大学硕士学位论文摘要本文从阳极电阻、阳极材料电容和电池放

5、电电压曲线三方面研究了微生物燃料电池生物阳极结构和产电性能性能。本文应用MATLAB数值模拟研究了大型化微生物燃料电池阳极电流导出形式对电池产电功率的影响，并通过实验结果验证计算结果的准确性。实验结果表明：不当的连接方式会造成21．7％的产电性能下降，结合计算和实验的结果推断在微生物燃料电池大型化的过程中，不当的连接造成的功率损失占阳极总功率损失的47．1％。本文还提出两种降低电阻造成产电功率损失的途径：(1)采用金属网作为集电体：(2)采用合理的高效的电流导出形式。通过改变阳极材料界面双电层电容研究了阳极材料电容对生物膜生长的影响。实验结果表明：增大阳极表面的双电层

6、电容可显著提高电池的产电性能。用35目不锈钢网载超级电容器活性炭电极作为阳极的微生物燃料电池的功率密度最高可以达到585mWm-2。而载200m粒径纳米活性炭作为阳极的电池功率密度只有3lmwm～。电池功率随着双电层电容的增大而增加，而与电极表面积相关度低。扫描电子显微镜的结果表明，阳极材料电容的增大使得阳极表面附着的微生物膜厚度、覆盖度增加，生物量的增加可能是功率密度随双电层电容增大而增加的原因。载超级电容器活性炭的电极的平均生物膜厚度为259啪，是在纳米活性碳电极生物膜厚度的203．1％。以补料式单室空气阴极微生物燃料电池首次研究了更换溶液之后电池电压的恢复过程和

7、影响因素。研究发现，更换溶液后，以碳纤维材料为阳极的微生物燃料电池的放电电压曲线上出现两个电压平台(对应阳极电位分别为．250～．290Inv和．390±10mv)。电压平台的现象主要和阳极有关，与阴极无关。碳刷阳极的电池第一个电压平台持续时间比碳纤维布阳极长。第一个电压平台受阳极表面特性的影响，其形成的原因可能是微生物燃料电池部分电流对阳极的双电层电容充电的过程；第二个电压平台与溶解氧有关，溶解氧增加会导致第二个电压平台浙江大学硕士学位论文摘要的持续时间增加，并使得阳极性能变差。第二个电压平台的形成可能是阳极附近溶液从厌氧环境到微氧环境的变化造成的