没有治疗的与未治疗的. 处理过的碳感应阳极:对微生物燃料电池发电的影响

科学领域:

• 生物电化学系统 (BESs) 是一种生物电化学系统.
• 微生物燃料电池 (MFC) 是一种微生物燃料电池.
• 碳材料科学科学 碳材料科学

背景情况:

• 优化阳极材料对于提高生物电化学系统 (BES) 的效率和可扩展性至关重要.
• 由于其多孔结构,碳 (CF) 是一个有前途的阳极材料,但其表面特性可以修改以提高性能.
• 表面修改旨在增加水友性,降低内部电阻,并扩大电化学活性表面积.

研究的目的:

• 研究酸热处理和化学修饰对微生物燃料电池 (MFC) 中碳 (CF) 阳极性能的影响.
• 用SDBS表面活性剂和奇托 (CS) 生物聚合物对CF涂层碳纳米纤维 (CNF) 的有效性进行评估.
• 确定最有效的CF阳极配置,以最大限度地提高BES中的发电量,以实现潜在的大规模应用.

主要方法:

• 酸热处理和化学修饰原始的三维多孔碳 (CF).
• 使用二甲基硫酸盐 (SDBS) 和酸盐 (CS) 用碳纳米纤维 (CNF) 涂层CF.
• 高分辨率扫描电子显微镜 (HR-SEM) 用于表面形态分析和电化学分析 (例如循环电压测量,电化学阻抗光谱学).
• 在空气阴极单MFC系统中测试阳极性能.

主要成果:

• 在CF阳极上,HR-SEM证实了成功的CNF涂层.
• 电化学分析表明,使用[Fe(CN) 6]3-/4-氧化还原探针,处理过的阳极的导电性和电荷转移得到改善.
• 未经处理的CF阳极表现出更快的电活性生物膜生长,并达到3.4W m-2的最大功率输出密度,开放电路潜力为550mV.
• 与未经处理的CF相比,经过处理的CF阳极显示电荷传输电阻 (Rct) 降低,但没有导致功率密度增加.

结论:

• 未经处理的碳 (CF) 阳极在提高生物电化学系统 (BES) 的功率输出方面显得最有希望,特别是微生物燃料电池 (MFC).
• 尽管表面修改改善了某些电化学特性,但它们并没有转化为更高的发电量.
• 未经处理的CF为大规模的MFC应用提供了潜在的成本效益解决方案,因此需要进一步调查其固有的优势.