基于層層自組裝技術(shù)的微生物燃料電池電極材料的研究.pdf

1、微生物燃料電池是一類通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)將底物（生物質(zhì)）中蘊(yùn)藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，通常其底物為生活污水或江河沉積淤泥，其在降解污水中有機(jī)物的同時(shí)產(chǎn)生了電能。如今能源和環(huán)境問(wèn)題己成為全球廣泛關(guān)注和亟待解決的問(wèn)題，微生物燃料電池構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、使用廣泛，正越來(lái)越多地引起全球科學(xué)家，特別是環(huán)境和能源領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注；但是它的輸出功率相對(duì)風(fēng)能、潮汐能、太陽(yáng)能等清潔能源還是很低，如何提高其輸出效率成為研究微生物燃料電池的首要問(wèn)題。

2、　　 影響微生物燃料電池輸出效率的因素主要有：微生物的種類和生物活性、裝置的構(gòu)造、底物和電解質(zhì)、運(yùn)行環(huán)境（如溫度、pH）等。這個(gè)系統(tǒng)通常是在常溫常壓下，處理的往往是生活污水，菌種或者茵群都是特定的，我們多數(shù)通過(guò)改進(jìn)裝置的構(gòu)造來(lái)提升電池的輸出效率。從陽(yáng)極入手是個(gè)很好的選擇，因?yàn)榧?xì)菌直接或間接地與陽(yáng)極相互作用并發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。陽(yáng)極材料及其表面結(jié)構(gòu)直接影響了細(xì)菌的吸附或接觸的水平、底物的氧化情況、電子轉(zhuǎn)移的效率等，從而影響了微生物燃料電池的輸

3、出功率。
　　 本文利用層層自組裝技術(shù)及電化學(xué)聚合等技術(shù)，對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行修飾，尋求提高電池效率的有效途徑。主要研究?jī)?nèi)容有：
　　 1．對(duì)shewanella loihica生長(zhǎng)特性進(jìn)行研究，繪制生長(zhǎng)曲線，并根據(jù)生長(zhǎng)曲線來(lái)擬定細(xì)菌馴化培養(yǎng)時(shí)間及微生物燃料電池的工作時(shí)間；研究了鐵氧化物對(duì)該希瓦氏菌產(chǎn)電特性的影響，由于希瓦氏菌對(duì)不同鐵氧化物的還原能力不同，電池在加入不同鐵氧化物納米粒子后呈現(xiàn)不同的輸出特性。
　　 2．利用

4、層層自組裝技術(shù)，在ITO電極表面修飾聚電解質(zhì)PAH（聚烯丙基胺的鹽酸鹽）/PSS（聚苯乙烯磺酸鈉鹽）中空纖維，增大了電極的比表面積。修飾后的電極因?qū)щ娦允芟?，并不能明顯改善電池的輸出效率。同時(shí)，研究了用含有Fe2O3納米粒子的PAH/Fe2O3中空纖維修飾的ITO電極作為微生物燃料電池的陽(yáng)極時(shí)電池的輸出效率。比對(duì)實(shí)驗(yàn)表明Fe2O3能夠有效地促進(jìn)希瓦氏菌電子傳遞效率.
　　 3．基于層層自組裝技術(shù)，在ITO電極表面修飾了PAH/C