微生物燃料电池表观内阻的构成和测量

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1、第28卷第8期环境科学Vol.28,No.82007年8月Aug.,2007ENVIRONMENTALSCIENCE微生物燃料电池表观内阻的构成和测量111132梁鹏,范明志,曹效鑫,黄霞,王诚(11清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室,北京100084;21清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084)摘要:将微生物燃料电池内部各种阻力用表观内阻统一表征,在建立其等效电路的基础上将表观内阻分为欧姆内阻和非欧姆内阻2部分.通过稳态放电法测量微生物燃料电池表观内阻,在改变外电阻后稳定时间需要60s以

2、上方能保证测定准确性,通过稳态放电法测定一室型微生物燃料电池的表观内阻为289Ω,当外电阻等于表观内阻时微生物燃料电池对外输出功率达到2最大,为241mWPm;通过电流中断法测量一室型微生物燃料电池的欧姆内阻为99Ω,测定结果与断电前电流强度无关;当一室型微生物燃料电池对外供电分别处于活化极化区、欧姆极化区和浓差极化区时,非欧姆电阻占总内阻的比例分别为93%、66%和75%,在电池对外供电达到最大时非欧姆占总内阻比例最低.提高微生物燃料电池产电能力需要同时降低电池的欧姆内阻和非欧姆内阻.关键词:微生物燃料电池;表观内阻;

3、极化曲线中图分类号:X382文献标识码:A文章编号:025023301(2007)0821894205CompositionandMeasurementoftheApparentInternalResistanceinMicrobialFuelCell11112LIANGPeng,FANMing2zhi,CAOXiao2xin,HUANGXia,WANGCheng(11EnvironmentalSimulationandPollutionControlStateKeyJointLaboratory,Departmento

4、fEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;21InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theelectrochemicallimitationsontheperformanceofmicrobialfuelcells(MFCs)aremainlyduetotheinternalr

5、esistance.ThetotalresistanceintheMFCwasexpressedastheapparentinternalresistance(Ri)whichwaspartitionedintoohmicresistance(RΩ)andnon2ohmicresistance(Rn),referringtotheequivalentcircuitoftheMFC.Intheone2chamberMFC,RiandRΩweremeasuredusingthesteadydischargingmethoda

6、ndthecurrentinterruptmethod,andtheywere289Ωand99Ω,respectively.Themaximalpowerdensitywas2412mWPmwhentheexternalresistanceequaledtotheapparentinternalresistance.Thestabilizationtimeof60swasenoughtoremovetheinfluenceofthecapacitorsinthesteadydischargingmethod.Whent

7、heMFCwasintheactivationoverpotentialarea,theohmicoverpotentialareaandtheconcentrationoverpotentialarearespectively,Rnaccountedfor93%,66%and75%inRi.TheratioofRntoRiwasthelowestwhenpoweroutputoftheone2chamberMFCreacheditshighestvalue.DecreasingRnandRΩisthekeytoone2

8、chamberMFC’soutputincreasing.Keywords:microbialfuelcell;apparentinternalresistance;polarizationcurve利用微生物产电能力进行产电的装置称为微生大,而Ri和电池结构密切联系,可以通过调整电池物燃料电池(microbialf