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关键词：
市场,应用领域,前景
发表时间：
2012-12-26 15:58:48
摘要: 微生物燃料电池( microbial fuel cell,MFC) 目前仍面临着产能低和成本高的问题, 因此系统比较同样条件下不同结构MFC的产电性能对于最终提高其产电效率具有重要意义. 通过构建2 种不同结构的MFC 反应器: 单室型MFC 和双室型MFC, 以乙酸为燃料, 固定外电阻为1 000 8 , 对其产电性能进行了比较研究. 结果表明, 单室型MFC 和双室型MFC 均可稳定地输出电能,平均最大输出电压分别为600 mV 和650 mV, 平均运行周期分别为110 h 和90 h; 单室型MFC 和双室型MFC 的最大面积功率密度分别为11318 mWPm2和3821 4 mWPm2 , 最大体积功率密度分别为113 mWPm3 和212 mWPm3 ; 根据稳态放电法确定双室型MFC的内阻为188 8 , 单室型MFC 的内阻为348 8 , 双室型MFC 的产电性能及运行稳定性均优于单室型MFC. 阳极的面积和质子通道的大小都会对MFC 的库仑效率产生影响.
微生物燃料电池( microbial fuel cell, MFC) 由于具有原料广泛、操作条件温和、生物相容性好等优点, 近几年来已成为国内外研究的热点之一. 但目前MFC 的产电量仍比较低, 与化学燃料电池相差2~ 4个数量级; 此外,MFC 的造价还比较高, 特别是通常采用的质子交换膜( proton exchange membrane, PEM)和阴极的Pt 催化剂, 大幅度提高了MFC 的成本, 从而限制了其在实际中的应用. 为了提高MFC 的产电性能, 国内外学者提出了各种改善方法, 如Liu 等[ 1]提出的单极室空气阴极型MFC, 直接将阴极暴露在空气中, 获得的最大功率密度达到262 mWPm2 ; He等[ 2] 构建了升流式MFC, 功率密度达到170 mWPm2;Logan 等[ 3] 采用石墨纤维束阳极构建的MFC, 功率密度达到2 400 mWPm2 , 体积功率密度达到73 mWPm2 ;曹效鑫等[ 4] 提出了一种将阳极、质子交换膜和阴极热压在一起的/ 三合一0膜电极形式的MFC, 其最大功率密度达到300 mWPm2 . 上述研究结果为进一步提高MFC 的产电效率和降低MFC 的成本提供了新的思路. 但目前国内外对不同构型的MFC 在相同条件下的产电性能比较还鲜见报道, MFC 的评价指标还不够完善. 本研究在对2 种不同结构的MFC 产电性能和结构的比较基础之上, 探讨了不同评价指标对MFC 性能优劣判定的影响, 以期为促进深入筛选和优化MFC 的结构, 提高其产电性能提供新方法.
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