在微生物燃料电池中使用高和石墨纳米粒子组合的修改过阳极的性能
Lea Ouaknin Hirsch1, Bharath Gandu1,2, Abhishiktha Chiliveru1
1Department of Chemical Engineering, Ariel University, Ariel 40700, Israel.
Microorganisms
|March 28, 2024
概括
用考林和石墨纳米颗粒修改微生物燃料电池阳极显著提高了生物膜粘附和性能. 这种电活性和功率密度的增强为废水处理应用提供了有前途的进展.
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
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 微生物燃料电池 (MFC) 对可持续能源生产和废水处理具有前景.
- 提高细菌阳极性能对于提高MFC效率至关重要.
- 生物膜对阳极材料的粘附是影响MFC性能的一个关键因素.
研究的目的:
- 为了增强MFC中的细菌阳极的生物膜粘附和电活性.
- 研究高和石墨纳米颗粒对阳极性能的影响.
- 为了优化MFC功率密度和库伦比效率.
主要方法:
- 用高和不同度的石墨纳米颗粒对阳极材料的修改.
- 用*Geobacter sulfurreducens**对MFC进行注射.
- 使用电化学测量 (潜在,功率密度,库伦比效率) 的性能评估.
- 显微镜分析 (SEM,CLSM) 来评估生物膜的形成.
主要成果:
- 考林-石墨纳米粒子阳极 (1.25 g·L-1 石墨) 显示出最高的电活性和生物膜可行性.
- 经过修改的阳极的MFC实现了0.59V的最大电位和0.54W·m-2的功率密度.
- 考林-石墨阳极表现出优异的库伦比效率 (21%) 与考林 (17%) 和裸阳极 (14%) 相比.
- 显微镜检查证实,修改过的阳极上有增加的生物膜形成.
结论:
- 考林和石墨纳米粒子通过改善生物膜粘附和电荷转移,有效地提高了MFC中的细菌阳极性能.
- 优化的高石墨阳极为发电和废水处理提供了MFC效率的显著提高.
- 建议在废水添加之前先用*G. sulfurreducens*进行预培养阳极,以便在处理废水的MFC中获得最佳性能.
