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循环伏安扫描对微生物燃料电池启动和产电性能的影响

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化工学报 2017年第3期68卷 1205-1210页

作者：丁为俊刘鹏刘伟凤陈杰朱杭黄浩斌成少安浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 杭州联合西兴食品有限公司浙江杭州310000

微生物燃料电池(MFCs)的启动及产电性能直接影响其应用于对实际废水的处理。以屠宰厂废水为基质研究了循环伏安扫描对单室空气阴极微生物燃料电池启动和产电性能的影响。结果表明:经过24 h CV扫描的MFCs其启动时间比常规电阻(1000?)直... 详细信息

微生物燃料电池(MFCs)的启动及产电性能直接影响其应用于对实际废水的处理。以屠宰厂废水为基质研究了循环伏安扫描对单室空气阴极微生物燃料电池启动和产电性能的影响。结果表明:经过24 h CV扫描的MFCs其启动时间比常规电阻(1000?)直接启动的MFCs缩短了71.4%(从420 h缩短至120 h),MFCs最大功率密度提高了21.5%,达到37.8 W·m^(-3)。通过电极生物量测定和生物膜表面形貌观察发现,经CV扫描的阳极生物量显著提高且生物膜的产电菌占优势是MFCs性能提高的主要原因。说明CV扫描不断促进产电菌在阳极表面的吸附,而且增加产电微生物的生长速度。这一技术为发展MFCs的快速启动和提升MFCs的产电性能提供了新思路。

关键词：微生物燃料电池循环伏安扫描启动产电功率生物生长生物膜

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阳极双电层电容对微生物燃料电池性能的影响

化工学报 2015年第2期66卷 773-778页

作者：叶遥立郭剑潘彬成少安浙江大学能源工程学系能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

采用3种活性炭粉制备具有不同电容的阳极,研究了双电层电容阳极对单室空气阴极微生物燃料电池启动、运行、性能、阳极生物膜附着的影响。结果表明:当电极表面积相近的情况下,阳极双电层电容从0.0012 F增加到22.72 F时,微生物燃料电池启... 详细信息

采用3种活性炭粉制备具有不同电容的阳极,研究了双电层电容阳极对单室空气阴极微生物燃料电池启动、运行、性能、阳极生物膜附着的影响。结果表明:当电极表面积相近的情况下,阳极双电层电容从0.0012 F增加到22.72 F时,微生物燃料电池启动时间缩短了68.0%,电池的最大功率密度增加了16.8倍,达到546.1 m W·m-2。扫描电子显微镜的结果表明高电容的阳极表面附着的微生物量比低电容电极的高1倍。因此,微生物燃料电池性能受阳极双电层电容的影响,而与阳极表面积的相关性小。

关键词：阳极双电层电容生物膜产电功率微生物燃料电池

阳极材料对6L微生物燃料电池性能及有机废水处理效果的影响

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环境科学 2017年第5期38卷 1911-1917页

作者：丁为俊于立亮陈杰成少安浙江大学能源工程学系杭州310027

阳极材料是影响微生物燃料电池实用化的关键因素之一.本文以碳刷、碳布或石墨毡阳极和泡沫镍空气阴极制成紧凑式6 L单室双空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究不同阳极材料对电池启动过程和运行以乙酸钠为基质的人工废水和实际屠宰废水的... 详细信息

阳极材料是影响微生物燃料电池实用化的关键因素之一.本文以碳刷、碳布或石墨毡阳极和泡沫镍空气阴极制成紧凑式6 L单室双空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究不同阳极材料对电池启动过程和运行以乙酸钠为基质的人工废水和实际屠宰废水的产电性能和废水处理效果的影响,比较了单位阳极成本的产电效益.结果表明:阳极材料对紧凑式MFC的启动过程没有明显影响;在产电性能方面,碳刷阳极MFC在人工废水和屠宰废水中的输出功率密度最高,分别为(56.3±1.8)W·m^(-3)和(19.5±0.8)W·m^(-3),其次为碳布阳极MFC,分别为(46.0±1.7)W·m^(-3)和(16.9±0.6)W·m^(-3),最差的是石墨毡阳极MFC,分别为(40.8±1.5)W·m^(-3)和(11.9±0.5)W·m^(-3);在废水处理效果方面,不同阳极MFC在运行人工废水或屠宰废水时COD去除率没有明显差别,均在90%左右.碳刷阳极MFC所产生的经济效益最高,在运行乙酸钠和屠宰废水时分别为(3.44±0.08)m W·元-1和(0.97±0.05)m W·元-1,分别比碳布MFC和石墨毡MFC高18.6%、12.8%和38.7%、80%.本研究结果说明碳刷是微生物燃料电池实用化过程中最合适的阳极材料.

关键词：微生物燃料电池阳极材料启动产电功率水处理产电效益

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盐差发电系统的模拟优化

过程工程学报 2017年第5期17卷 1097-1101页

作者：李斌伍联营张伟涛王颖胡仰栋中国海洋大学化学化工学院山东青岛266100

提出了多级正渗透的盐差发电工艺,相比单级正渗透过程,多级过程产电性能明显提高.对多级正渗透模型进行模拟,考察了浓盐水流量和预加压力对产电功率的影响.结果表明,其它条件一定时,随浓盐水流量或预加压力增大,产电功率均先增加后减少... 详细信息

提出了多级正渗透的盐差发电工艺,相比单级正渗透过程,多级过程产电性能明显提高.对多级正渗透模型进行模拟,考察了浓盐水流量和预加压力对产电功率的影响.结果表明,其它条件一定时,随浓盐水流量或预加压力增大,产电功率均先增加后减少,存在最大值.以100 m^2膜的产电功率为目标函数,对不同的压力能回收效率,建立了以浓盐水流量和预加压力为决策变量的优化模型,优化结果表明,不同的压力能回收效率对应不同的浓盐水流量和预加压力的最优解,且压力能回收效率越高,对应的浓盐水流量越小,预加压力越大.

关键词：盐差能多级正渗透能量回收产电功率

阳极厚度对填料型微生物燃料电池产电性能的影响

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中国给水排水 2009年第7期25卷 9-12页

作者：钟登杰陈阳梁鹏曹效鑫黄霞清华大学环境科学与工程系北京100084 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

在阴极厚度（100mm）一致时，研究了不同阳极厚度（100、30和10mm）对填料型微生物燃料电池内阻、功率密度和库仑效率的影响。以乙酸钠为基质，采用厌氧污泥接种，三个反应器的启动期基本相同（10-11d）。运行稳定后，三个反应器的内阻... 详细信息

在阴极厚度（100mm）一致时，研究了不同阳极厚度（100、30和10mm）对填料型微生物燃料电池内阻、功率密度和库仑效率的影响。以乙酸钠为基质，采用厌氧污泥接种，三个反应器的启动期基本相同（10-11d）。运行稳定后，三个反应器的内阻分别为（19．7±5．1）、（19.9±5．4）、（22.2±6．0）Ω，阳极内阻分别为（1．1±0．2）、（1．6±0．4）、（3．4±0．2）Ω；最大面积功率密度分别为（689±128）、（672±74）、（637±87）mW／m^2；最大体积功率密度分别为（3．4±0．6）、（5．2±0．6）、（5．8±0，8）W／m^3；库仑效率分别为（15．1±1．8）％、（18．8±2．1）％和（19．6±0．8）％。可见，随着阳极厚度的增大，反应器的内阻减小，最大面积功率密度增大，但体积功率密度和库仑效率减小。

关键词：微生物燃料电池阳极厚度内阻产电功率库仑效率

二氧化锰修饰阳极在微生物燃料电池中对产电和储能性能的影响研究

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二氧化锰修饰阳极在微生物燃料电池中对产电和储能性能的影响研究

作者：丛宇鹏哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

微生物燃料电池(MFC)可以降解污水中的大部分有机和部分无机污染物,并同时产生电能。本文所制备二氧化锰修饰的阳极目的是增加微生物在电极上的产电量,又能把产生的电能储存在电极上,以增大放电电流,来解决放电电流过小的问题。采用水... 详细信息

微生物燃料电池(MFC)可以降解污水中的大部分有机和部分无机污染物,并同时产生电能。本文所制备二氧化锰修饰的阳极目的是增加微生物在电极上的产电量,又能把产生的电能储存在电极上,以增大放电电流,来解决放电电流过小的问题。采用水热法在碳毡上合成二氧化锰作为MFC阳极,通过扫描电镜观察,碳毡的每根纤维都包裹上了二氧化锰,与空白碳毡相对比,发现二氧化锰/碳毡电极的最大输出功率从原来空白碳毡的640mW·m-2增加到1030mW·m-2。改性后的电极在充电时间分别为10mins和20mins时,进行放电1Omins,相比平稳运行时所释放的电量,其分别增加131.2C·m-2、177.3C·m-2。从放电电流的角度分析,充电20mins后进行放电,在10mins时电流为0.187mA·cm-2,相比平稳运行时增大幅度为0.017mA·cm-2。先在碳毡上附着还原氧化石墨烯,再在其上合成二氧化锰,制得Mn02/RGO/碳毡电极作为MFC阳极,从阳极材料的扫描电镜可以得出,碳毡的每根纤维不仅包裹上二氧化锰,而且在碳毡纤维之间也附着有RGO和二氧化锰。在充电时间分别为1Omins和20mins时,进行恒电位放电1Omins,相比平稳运行时所释放的电量,其分别增加310.0C·m-2、455.0C·m-2。从放电电流的角度分析,充电20mins后进行放电,在10mins时电流为0.143mA·cm-2,相比平稳运行时增大幅度为0.018mA·cm-2。以海绵为基体,在其表面先后包覆碳纳米管(CNTs)、还原氧化石墨烯(RGO)和二氧化锰制备出电极,其中海绵原有的形貌并没有发生改变,将其作为MFC阳极,电池最大输出功率为210mW·m-2。当其充电1Omins和20mins后,进行放电1Omins,相比平稳运行时要多释放585.0C·m-2和662.5 C·m-2的电量。从放电电流角度分析,充电20mins后进行放电,在10 mins时电流为0.123mA·cm-2,相比平稳运行时增大幅度为0.041mA·cm-2。

关键词：微生物燃料电池阳极修饰产电功率储能