3D打印微生物燃料电池阳极及其性能特性

摘要：

微生物燃料电池是一种处理废水同时产生电能的新型装置,阳极作为微生物燃料电池的重要组件极大地影响电池性能.针对微生物燃料电池传统三维电极结构不合理导致电极内部物质传输受限,电池功率密度较低的问题,本文采用3D打印技术并碳化的方式构建了结构可控的微生物燃料电池阳极,通过热重分析得到合适的碳化条件,并通过进一步的电化学分析和电极微观形貌拍摄研究了电极内部孔道结构对微生物生长情况和电池性能的影响.实验结果表明:电极孔径尺寸为0.4mm时,电池具有最优性能,其最大功率密度达12.85W/m2,比采用碳布阳极的MFC提升10倍,较采用碳毡阳极的燃料电池高38％;具有可控孔道结构电极的传荷阻抗和传质阻抗是限制电极性能的主要因素,通过优化孔道尺寸和结构分布可降低其传荷及传质阻抗,可以进一步提升电池性能.

关键词：3D打印阳极、微生物燃料电池、废水、电化学、均匀孔电极、优化

所属期刊栏目：39

分类号：O646(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金面上项目;国家自然科学基金优秀青年项目;重庆市留学人员创业创新支持计划;中央高校基本科研业务费前沿交叉学科培育

在线出版日期：2020-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：3987-3994