AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响 优先出版.pdf

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1、第11卷第1期环境工程学报Vol．11，No．12017年1月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringJan．2017AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响杨娜，薛丽仙，任月萍，李秀芬，王新华江南大学环境与土木工程学院，江苏省厌氧生物技术重点实验室，江苏省水处理技术与材料协同创新中心，无锡214122摘要考察了氧化石墨烯(GO)修饰活性炭(AC)空气阴极(AC-GO阴极)对微生物燃料电池(MFC)产电性能以及有机物去除率的影响。实验结果表明，向AC阴极中掺杂

2、一定量的GO可以降低阴极的内阻，提高阴极电化学反应速率。其中，－2GO掺杂量为0.5mg·cm的AC-GO0.05阴极性能最好，该AC-GO0.05阴极MFC体系的最大功率密度(Pmax)为767mW·－2－2m，是空白AC阴极体系Pmax(459mW·m)的1.7倍，化学需氧量(COD)去除率和库伦效率(CE)均明显高于空白AC阴极体系。关键词活性炭空气阴极;氧化石墨烯(GO);微生物燃料电池(MFC);产电性能中图分类号X52文献标识码A文章编号1673-9108(2017)01-0620-06DOI1

3、0.12030/j．cjee．201509130Effectofactivatedcarbon-grapheneoxidecathodeonperformanceofmicrobialfuelcellYANGNa，XUELixian，ＲENYueping，LIXiufen，WANGXinhuaJiangsuKeyLaboratoryofAnaerobicBiotechnology，JiangsuCooperativeInnovationCenterofTechnologyandMaterialofWater

4、Treatment，SchoolofEnvironmentandCivilEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，ChinaAbstractTheeffectofagrapheneoxide(GO)-modifiedactivatedcarbon(AC)cathode(AC-GO)ontheper-formanceandorganicsremovalefficiencyofamicrobialfuelcell(MFC)wasinvestigated．Basedon

5、theresults，dopingmoderateamountsofGOintoanACair-cathodereducedtheinternalresistanceofthecathodeandaccel-eratedthecathodicreactionrate．TheAC-GO0.05cathodeoutperformedtheotherAC-GOcathodesandtheblankACcathode．Themaximumoutputpowerdensity(Pmax)oftheMFCwiththe

6、AC-GO0.05cathodewas767mW·－2m，whichis1.7timeshigherthanthatoftheMFCwiththeblankACcathode．Meanwhile，boththeCODre-movalefficiencyandthecoulombefficiency(CE)oftheMFCwiththeAC-GO0.05cathodewerehigherthanthoseoftheMFCwiththeblankACcathode．Keywordsactivatedcarbon

7、aircathode;grapheneoxide(GO);microbialfuelcell(MFC);electricitygenera-tionperformance微生物燃料电池(microbialfuelcell，MFC)是一种能够利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置。单室MFC由阳极，阴极和外电路组成，其中阴极以O2为电子受体，通过氧气还原反应(OＲＲ)［1］接收电子完成产电过程。OＲＲ的反应活性较低，一般需要贵金属Pt作为催化剂，因此空气阴极的成本［2-3］较高不适于大规模的实际应用

8、。研究发现，将活性炭(AC)压制在镍网或不锈钢网表面制备出的AC［4-5］阴极具有与采用Pt催化剂修饰的空气阴极相似或更优的阴极性能，成本却大幅度降低。目前，AC阴［6］［7］［8］［9-10］极的研究与开发主要是采用物理或化学的方法，改变AC的孔隙结构和表面化学组成，或是优［11-13］化AC阴极的制备材料与方法，已经在一定程度上进一步提高了AC阴极的性能。基金项目:国家自然科学基金资助项目(21206058)