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《赤鐵礦修飾微生物燃料電池陽極材料制備及性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號密級注1UDC學位論文赤鐵礦修飾微生物燃料電池陽極材料制備及性能研究談超指導教師何偉東教授電子科技大學成都申請學位級別碩士學科專業(yè)電氣工程提交論文日期2018年04月論文答辯日期2018年05月學位授予單位和日期電子科技大學2018年06月答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。PreparationandPropertiesofHematiteModifiedMicrobialFuelCellAnodeMeterialsAMasterDissertationSubmittedtoUn
2、iversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectricalEngineeringAuthor:TanChaoSupervisor:Prof.HeWeidongSchool:SchoolofPhysics摘要摘要與傳統(tǒng)燃料電池相比，微生物燃料電池（MFC）具有原材料易于獲得、來源廣泛、反應條件相對溫和，清潔環(huán)保、生物相容性良好等優(yōu)點。此外，微生物的生長環(huán)境易于控制，使得電池系統(tǒng)具有穩(wěn)定性好、維護便利性高的特點。然而，低輸出功率和高使用成本等缺陷嚴重
3、制約了MFC的發(fā)展。陽極作為MFC的重要組成部分，可作為微生物附著的載體，直接影響產(chǎn)電菌的附著和電子的細胞外轉移，是制約MFC產(chǎn)電能力的重要因素。本文針對MFC出現(xiàn)的功率輸出低、成本高昂等不足，提出一種全新的陽極修飾法-合成赤鐵礦陣列修飾的MFC陽極材料，并將其組成赤鐵礦半導體-微生物-光能的復合體系，并對其性能進行測試。具體研究內(nèi)容如下：本文研究了水熱法合成前驅體納米針鐵礦陣列，探究了水熱反應時間以及反應釜空間占比對前驅體尺寸形貌的影響，特此設置不同的時間梯度以及不同反應釜空間占比的實驗對照組，并通過SEM等表
4、征手段對其進行簡要分析。結果表明水熱反應的最佳時間為4小時，時間的過短、過長均不利于形成均勻的前驅體針鐵礦陣列。當溶液體積與反應釜總體積比為30:100時，針鐵礦前驅體的形貌尺寸得到了很好的控制，整體呈現(xiàn)陣列結構，平均直徑在30nm-140nm，長度平均在300nm-1μm之間。采用高溫煅燒法成功的將針鐵礦前驅體轉相成赤鐵礦陣列，并對其做了一系列的表征以及性能方面的測試。電化學LSV測試表明經(jīng)過赤鐵礦修飾的光電極在光照條件下能夠顯著增加光電流輸出。I-t測試表明修飾電極具有良好的穩(wěn)定性。CV測試表明在厭氧條件下，
5、細胞和赤鐵礦陽極之間有活性電子轉移，c型細胞色素對細胞外電子傳遞至關重要，并且可以與外部電極進行電化學相互作用。熒光共聚焦等表征說明產(chǎn)電菌和赤鐵礦之間有良好的相容性，赤鐵礦修飾的陽極電極也更有利于產(chǎn)電菌的附著，從而更有利于產(chǎn)電菌與陽極電極之間的電子傳遞。另外，還同時對該MFC的機制、前景應用等方面進行闡述，分析了赤鐵礦陣列修飾陽極電極的可行性。關鍵詞：微生物燃料電池，陽極，水熱法，赤鐵礦，ShewanellaoneidensisMR-1IABSTRACTABSTRACTComparedwithtraditiona
6、lfuelcells,microbialfuelcells(MFCs)havetheadvantagesofeasyavailabilityofrawmaterials,widesources,relativelymildreactionconditions,cleanenvironmentalprotection,andgoodbiocompatibility.Inaddition,thegrowthenvironmentofthemicroorganismsiseasytocontrol,sothattheb
7、atterysystemhasthecharacteristicsofgoodstabilityandhighmaintenanceconvenience.However,defectssuchaslowoutputpowerandhighusecostseverelyconstrainthedevelopmentofMFC.AsanimportantpartofMFC,anodecanbeusedasacarrierformicroorganismstodirectlyaffecttheadhesionofel
8、ectron-producingbacteriaandtheextracellulartransferofelectrons.ItisanimportantfactorthatrestrictstheabilityofMFCtoproduceelectricity.InviewofthelowpoweroutputandhighcostofMFC,thispaperpro
