微生物燃料电池三维阳极结构的构建和调控
微生物燃料电池(MFCs)是利用微生物的新陈代谢氧化化学物质并释放电子,把化学能转化为电能的一种电化学装置.由于MFCs具有”去污”和”产电”双重功能,因此近年来受到全球科学家们的广泛关注.污水处理是微生物燃料电池最具潜能,也是最重要的应用之一.要实现MFCs的污水处理应用,必须进一步提高其产电性能,降低其成本.本研究通过两种方法来构建MFC的三维多孔阳极，并调控其结构。一是采用静电纺丝和碳化技术制备了三维电纺碳纤维膜阳极(3D-ECFM)，其电流密度高达3.0 mA cm-2，是传统石墨毡阳极的2倍。并通过改变纤维直径来改变3D-ECFM阳极的孔径，研究了孔隙结构与阳极性能的关系。另一种是基于天然木质纤维素来构建低成本、高性能的三维阳极，并调控其三维孔隙结构。分别采用直接碳化麻杆，袖子皮和纸板等构建了孔隙尺寸分别20微米，100微米以及大于1毫米的三维多孔阳极，研究了孔隙结构和阳极性能的关系。特别地，基于纸板的三维阳极可产生高达40 mA cm-2的阳极电流密度，在原有研究的基础上提高了10倍，同时该材料成本低易于规模化生产，将促进MFC在污水处理中的应用。
污水处理 微生物燃料电池 三维阳极 结构设计 功能调控
陈水亮 赵峰
江西师范大学化学化工学院 南昌 330022;中国科学院城市环境研究所 厦门 361021 中国科学院城市环境研究所 厦门 361021
国内会议
贵阳
中文
10-11
2013-09-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）