盐桥连接下微生物燃料电池阳极材料及其应用的研究

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1、摘要摘要微生物燃料电池(MicrobialFuelCell，简称MFC)是以微生物为主体，通过其代谢作用将有机物中蕴含的能量回收，从而实现化学能转化为电能的过程。微生物燃料电池作为一种新型的废水处理技术，在进行废水处理的同时还能回收一部分能量，可降低废水处理的成本，并且可以改善传统污水处理成本高，耗能大等缺点。虽然微生物燃料电池目前的产电量与普通的电池性能还有差距，但是，微生物燃料电池的在未来的发展潜力我们是不能忽视的。为了揭示不同的阳极碳材料对微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响。以最大功率，极化曲线和内阻作为评价指标，比较了碳纸，碳毡，碳纤维布3种阳极材料的表面积，厚

2、度，密度对微生物燃料电池性能的影响。结果显示，以盐桥连接的微生物燃料电池以碳材料作为阳极有较好的产电性能，在同等试验条件下，碳纤维布产生的电压峰值最高，为700mV，且其内阻最小，变化稳定。以密度分别为20g／m2、55g／m2、200g／m2的3种材料碳纸、碳毡、碳纤维布作阳极，产生的最大电功率分别为9．36mW、12．3952mW、37．09mW，说明阳极碳材料的密度越大产生最大电功率也就越大。以盐桥为连接，碳布为阳极材料，研究进水COD，电解质质量浓度，曝气头位置等运行参数对微生物燃料电池性能的影响。结果显示，在进水COD达到1200mg／L时，微生物燃料电池的输出功

3、率密度达到最大，为O．166laW／cm之。在一定范围内，微生物燃料电池的输出功率是随着进水COD的升高而增大的。微生物燃料电池对COD的去除率在初始阶段是低于传统厌氧对COD的去除率的，但随着COD的逐渐升高，微生物燃料电池对COD的处理能力也是增强的。在阳极基质中加入电解质质量浓度为1．5mg／L时，微生物燃料电池的产电性能是最佳的，电压最大值为436mV。在一定范围内增加电解质的质量浓度，有利于提高微生物燃料电池的性能．为研究微生物燃料电池在实际废水处理的运用，用微生物燃料电池来处理实际的造纸废水，考察在造纸废水下，微生物燃料电池的处理效率，以及在不同温度条件下，微生

4、物燃料电池处理能力的规律。研究表明，微生物燃料电池在处理造纸废水时，能获得较高的电压。在温度为18。C，38"C时，微生物燃料电池都能有较好的废水处理能力，处理率达到38％，说明微生物燃料电池处理废水时，在常温下就可获得较好的处广东工业大学硕士学位论文理能力。若用微生物燃料电池来处理实际的废水，则可大大的节约成本。总体来说，微生物燃料电池是可以通过合理调节其运行参数而达到性能最优的，它在未来的能源应用中将有广阔的前景。关键词：微生物燃料电池；盐桥；阳极材料；造纸废水摘要ABSTRACTMicrobialFuelcell(MFC)，whichcontainsmicroorga

5、nismasthemainbodMistheprocessofchemicalenergyintoelectricalenergybymetabolizingorganicmatter．MFC，asanewkindofwastewatertreatmenttechnology,hassomeadvantagessuchasenergyrecovery,costreduction，andimprovetraditionalwastewatertreatment．AlthoughMFCislowerthantraditionalcellinelectrogenesiscapac

6、ity,ithashugepotentialthatwecannotbeignored．Inthispaper,．theeffectofanodematerialonMFCelectrogenesisisdiscussed．Maxpower,polarizationcurveandinternalresistanceareusedasevaluationindex．TheresultsindicatethattheMFC，whichislinkedbysaltbridge，hasbetterelectrogenesiscapacitywhencarbonmaterialis

7、chosen．Underthesamecondition，voltagespikescarlsteadilyreach700mVandisthehighestwhencarbonclothisusedasanodematerial．Thedensityofcarbonpaper,carbonfeltandcarbonclothare20egm2、55g／mz、200g／m2．MFCmaxpower,usingthesethreematerialsasanodematerial．are9．36mW、12．3952mW