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短臂型空气阴极微生物燃料电池产电特性研究
引用本文:郭坤,李顶杰,李浩然,杜竹玮.短臂型空气阴极微生物燃料电池产电特性研究[J].环境科学,2009,30(10):3082-3088.
作者姓名:郭坤  李顶杰  李浩然  杜竹玮
作者单位:1. 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100049
2. 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,北京,100190
基金项目:国家自然科学基金项目(20876160);;国家高技术研究发展计划(863)项目(2007AA05Z158)
摘    要:用夹子将质子交换膜和载铂量为0.2 mg/cm2碳纸固定在阳极室的短臂端口构成短臂型空气阴极微生物燃料电池.利用污泥电池从厌氧消化污泥中富集产电菌于石墨棒表面,循环伏安法检测发现这些微生物具有电化学活性.将富集好的石墨棒作为阳极用于短臂型空气阴极微生物燃料电池,以醋酸钠为底物时该电池的最大功率密度为738 mW/m2,内阻为280Ω,开路电压为741 mV.连续向阳极室通氮气和去掉质子交换膜可分别将电池的最大功率密度提高到745 mW/m2和759 mW/m2,当两者同时作用时最大功率密度可达到922 mW/m2,而这3种条件下电池的内阻仍保持在280Ω左右.当底物浓度在12.62~100.96 mg/L、外电阻为510Ω时,电池的最大输出电压和底物浓度之间存在明显的线性关系(R2=0.99).当底物浓度高于100.96 mg/L时,电池的最大输出电压不再增大并保持在302 mV(外电阻为510Ω).然而,电池的库仑效率则随着底物浓度的提高而提高,从31.83%逐渐增大到45.03%.

关 键 词:微生物燃料电池  空气阴极  短臂  功率密度  库仑效率  
收稿时间:2008/11/21 0:00:00
修稿时间:2009/1/19 0:00:00

Electricity Generation Using the Short-Arm Air-Cathode Microbial Fuel Cell
GUO Kun,LI Ding-jie,LI Hao-ran and DU Zhu-wei.Electricity Generation Using the Short-Arm Air-Cathode Microbial Fuel Cell[J].Chinese Journal of Environmental Science,2009,30(10):3082-3088.
Authors:GUO Kun  LI Ding-jie  LI Hao-ran and DU Zhu-wei
Institution:1;2;1.State Key Laboratory of Biochemical Engineering;Institute of Process Engineering;Chinese Academy of Sciences;Beijing 100190;China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences;Beijing 100049;China
Abstract:The short-arm air-cathode microbial fuel cell(ACMFC) was constructed using a cramp to fix the proton exchange membrane(PEM) and carbon paper with 0.5(mg/cm)~2 onto the short-arm side of the anode chamber.Exoelectrogens on the surface of graphite rod were enriched by a sludge microbial fuel cell from the anaerobic digestion sludge.And the cyclic voltammetry result showed these microbes had electrochemical activities.Using the graphite rod covered by exoelectrogens as the anode and sodium acetate as the subst...
Keywords:microbial fuel celt (MFC)  air-cathode  short-arm  power density  coulombic efficiency
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