超声波喷涂用于优化生物电化学系统的性能
Giacomo Spisni1,2, Giulia Massaglia1,2, Fabrizio C Pirri1,2
1Department of Applied Science and Technology, Politecnico di Torino, 10129 Turin, Italy.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|November 24, 2023
概括
超声波喷涂 (USC) 有效优化生物电化学系统 (BES) 的碳电极,使用聚3,4-乙烯-二氧化-烯) 聚乙烯-硫酸盐 (PEDOT:PSS). 这种方法显著提高了微生物燃料电池 (MFC) 中的能量回收.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 生物电化学系统 (BES) 依赖于高效的电极材料以获得最佳性能.
- 碳基电极广泛使用,但可以进一步增强,以改善电化学活性.
- 纳米结构涂层为增加电极表面积和功能提供了一条途径.
研究的目的:
- 调查超声波喷涂 (USC) 的使用,用于在碳纸电极上沉积聚3,4-乙烯-二氧化) 聚乙烯-硫酸盐 (PEDOT:PSS).
- 评估PEDOT:PSS纳米涂料对碳电极的电化学性能的影响.
- 评估使用这些修改过的电极的微生物燃料电池 (MFC) 的性能提升.
主要方法:
- 使用超声波喷涂 (USC) 用PEDOT:PSS涂层的碳电极的制造.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 和拉曼光谱学进行形态和空间均性分析.
- 电化学表征以确定电化学活性表面积 (ECSA).
- 在实验室规模的微生物燃料电池 (MFC) 实验中对修改过的电极进行性能测试.
主要成果:
- USC使得PEDOT:PSS纳米结构层在碳纸上的均和受控沉积成为可能.
- 用PEDOT:PSS修改的电极显示电化学活性表面积增加了两倍以上.
- 使用USC存储的PEDOT:PSS电极的微生物燃料电池 (MFC) 的能量回收率高出三倍,达到 (13 ± 2) J·m-3.
- 使用的PEDOT:PSS的数量与其他沉积技术的文献值相比较.
结论:
- 超声波喷涂 (USC) 是一种可行且有效的方法,用于将PEDOT:PSS纳米涂层应用于碳电极.
- PEDOT:PSS修改显著提高了用于BES应用的碳电极的电化学性能.
- 美国加州大学 (USC) 提出了一种有前途的技术,用于可扩展地制造用于生物电化学系统的改进电极,特别是微生物燃料电池.
