編號：CPJS03988
篇名：化學(xué)修飾炭黑在微生物燃料電池中的生物產(chǎn)電行為
作者：彭新紅[1] ;初喜章[1] ;劉瑋[1] ;王生輝[1] ;鄒一[1] ;王曉楠[1]
關(guān)鍵詞：微生物燃料電池 化學(xué)活化 四氧化三鐵 陽極電容 產(chǎn)電行為
機(jī)構(gòu)： [1]國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,天津300192
摘要： 研究發(fā)現(xiàn)微生物燃料電池從啟動到穩(wěn)定運行的過程中往往存在一種現(xiàn)象,就是在高電流密度下,微生物燃料電池的輸出電壓會出現(xiàn)逆轉(zhuǎn),從而限制了微生物燃料電池的規(guī)�；瘧�(yīng)用,以及它在污廢水處理、脫鹽等方面的功能.前期研究發(fā)現(xiàn),微生物燃料電池的性能逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象與陽極材料的電容性能有關(guān).電極材料的電容越大,越有利于微生物燃料電池的產(chǎn)電性能穩(wěn)定,換言之,陽極材料電容不足導(dǎo)致產(chǎn)電性能逆轉(zhuǎn).但是超級電容活性炭的制作工藝繁瑣,成本高,且導(dǎo)電性弱,不能滿足微生物燃料電池的應(yīng)用需求.炭黑的導(dǎo)電能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、成本低,但作為微生物燃料電池的陽極則產(chǎn)生產(chǎn)電性能逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象.化學(xué)修飾（如酸、堿活化或者添加具有贗電容性質(zhì)的金屬氧化物等）可以提高材料的電容性能.低溫條件（80℃）下,對低電容材料—炭黑進(jìn)行HNO3和KOH的化學(xué)活化處理,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步用5%Fe3O4修飾,采用輥壓工藝,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的聚四氟乙烯乳液為粘結(jié)劑,制作微生物燃料電池的陽極,與空氣陰極構(gòu)建單室微生物燃料電池系統(tǒng).采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、比表面積測試、材料表面pH和X射線能量分析光譜（EDX）等手段表征炭黑活化前后的物理、化學(xué)性質(zhì);接觸角潤濕性測試表征活化前后電極表面的親疏水性.電化學(xué)循環(huán)伏安法測試活化前后,電極的電子存儲能力.與蒸餾水的p H相比較,材料表面pH分析表明炭黑材料經(jīng)化學(xué)活化處理后,其表面pH無明顯變化;FTIR和EDX測試表明化學(xué)活化處理使得炭黑表面引入含O（N）官能團(tuán);吸附-脫附曲線分析表明化學(xué)活化后,炭黑的比表面積減小,微孔與介孔的體積比增加;接觸角測試表明炭黑陽極活化處理后,電極表面親水性增加;循環(huán)伏安測試證實,化學(xué)活化后的炭黑陽極電容得到0.1–0.8F/cm^2的增長.結(jié)合燃料電池的產(chǎn)電性能測試,
