微生物燃料电池阳极改性修饰最新研究进展.pdf

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1、第35卷第1期化学工业与工程技术V0l_35No．12014年2月JournalofChemicalIndustry&EngineeringFeb．。2014微生物燃料电池阳极改性修饰最新研究进展木周俊，王秀军～(华南理工大学化学与化工学院，广东广州510640)摘要：阳极是影响微生物燃料电池性能的重要因素之一，开发简易、高效的阳极改性修饰方法对微生物燃料电池的实际应用具有关键作用。对目前微生物燃料电池阳极改性修饰的最新进展展开综述，总结了分析阳极材料的方法，并对阳极修饰方法未来发展趋势进行了展望。关键词：微生物燃料电池阳极改性修饰电池

2、性能中图分类号：TM911．4文献标识码：A文章编号：1006—7906(2014)0l_oo56—05ResearchprogressinanodemodificationofmicrobialfuelcellsZHOUJun，WANG咖(SchoolofChemistryandChemicalEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Inmicrobialfuelcell(MFC)theanodeisakeyfactorth

3、atafectsfuelcellperformance．Itisveryimportanttodevelopsimpleandeffectiveanodemodificationmethodsforthepracticalapplication．ThelatestresearchprogressinanodemodificationofMF—Csissummarized，andtheevaluationandmeasurementmethodsforanodearereviewed．Thefuturedevelopmentofanode

4、modificationmethodsisprospected．Keywords：microbialfuelcells；anodemodification；cellperformance作为一种新兴的技术，微生物燃料电池阴极反应：(MicrobialFuelCell，简称MFC)在能源紧缺的今天O2+4e一+4H2H2O具有独特的意义。与传统能源电池不同，微生物燃电池总反应：microbes料电池利用污水中的微生物将有机物直接转换成CH3COOH+202—2C02+2H20电能，在净化污水的同时产生洁净的能源_l。J。MFC产电过程分为

5、以下3个步骤l5J：传统的MFC装置由阳极室、阴极室、质子交换1)阳极中通人含有机物(如乙酸钠)的污水，污膜(Protonexchangemembrane，PEM)以及电流回路水中的厌氧微生物将有机物氧化，同时产生电子和组成，见图1。质子。2)产生的电子从微生物细胞传递到阳极表面，使阳极还原，电子经由外电路(导线)到达阴极，产生的质子通过质子交换膜或盐桥从阳极室迁移至阴极室，到达阴极表面。3)在阴极室中的氧化态物质即电子受体(如氧气)与阳极传递来的质子和电子，在阴极表面发生图1微生物燃料电池结构示意收稿日期：2013-09-24。作者简

6、介：周俊(1989一)，女，硕士研究生，研究方向为微生物燃料以乙酸盐为底物，典型的阴阳极反应如下：电池。E-mail：hnxtzj@163．corn。阳极反应：基金项目：国家自然科学基金(20975040)。CH3CO0一+2H2OCO2+7H++8e一”通讯作者：王秀军。E-mail：xjwangcn@scut．edu．cn。周俊等微生物燃料电池阳极改性修饰最新研究进展·57·还原反应，氧化态物质被还原。氨气处理法正是由于在阳极表面产生了带正电的经过整个电池反应后，有机底物被消耗转化成电荷或官能团，更有利于带负电的微生物吸附在阳二氧化

7、碳和水，在释放化学能的同时，产生副产极表面，提高了电子传递速率，从而达到功率密度物——电子；电子通过外电路在阴阳极之间传递，显著提高的效果。形成闭合回路，得到电流和输出电压。目前，基于1．1．2酸、热处理法MFC原理已开发出具有多种功能的装置，如产氢装与氨气处理法相比，酸、热处理法更加经济、环置、盐水淡化装置、无线传感器等j。保，有利于MFC的大规模运用。目前，酸处理法主影响MFC产电性能的因素有很多，主要包括有要采用浓酸浸渍法。Erable等¨用硝酸处理活化机底物降解速率、电子转移速率、装置内阻、质子在石墨颗粒电极，使开路电压得以提高

8、。Feng等¨溶液中的转移速率、电极材料性能以及装置的运行用浓硫酸处理碳刷将功率密度提高了8％，而采用条件等¨，电极材料对MFC的影响尤为重要。由酸热共处理法可将功率密度提高25％。利用硝酸于不同电极材料特