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《南京理工大学》 2015年
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阳离子交换膜的制备及其在微生物燃料电池的应用

冉冬琴  
【摘要】:环境污染和能源短缺问题越来越严重,能同时处理污废水和产生能源的微生物燃料电池(MFC)被广泛关注和研究。MFC的原理是利用活性微生物降解有机底物(污废水中的污染物),同时得到可利用的能源,例如电能或氢能等。但由于MFC的输出功率低,成本高,使得MFC实际应用受到限制。所以研究如何提高MFC的输出功率成为推进MFC实际应用的重要方向。主要围绕MFC所用的阳离子交换膜及MFC的影响因子展开研究。磺化聚芳醚砜(SPAES)和磺化聚酰亚胺(SPI)膜具有良好的电导率和机械性能,将其应用于MFC中,结果表明:在短期内,MFC的性能主要受离子交换容量(IEC)的影响:IEC高,MFC的内阻低,输出功率密度高,这主要由于膜的质子传导能力和阳极微生物的附着生长的影响。在长期运行中,MFC的输出功率主要跟膜的电导率、阳极微生物和膜的污染有关。高IEC的膜,由于具有更多磺酸基团,膜的亲水性和生物相容性增加,使得膜的抗污能力降低。比较SPAES、SPI膜和商用阳离子交换膜(CEM)在MFC中的性能,SPAES和SPI膜都表现出优于CEM的膜性能和电池性能。同时也研究了操作条件对MFC性能的影响,结果表明:阴极电子受体K3Fe(CN)6浓度为50mM,阳极电极表面积为60cm2,阳离子膜用酸预处理以及增大阳极液体积时,得到的MFC的输出功率密度最大。不锈钢丝网在MFC的长期运行中会发生电化学反应和腐蚀,对微生物产生毒害作用,从而降低MFC的输出功率。选择性能优异的膜材料和最优的操作条件能有效提高MFC的输出功率,有望使得MFC得到实际应用。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM911.45;X703

【共引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 唐卫芬;凌瑛;陈珊珊;胡朝霞;陈守文;;交联嵌段磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能[J];高等学校化学学报;2013年11期
3 王飞龙;冉冬琴;张彤;毕慧平;胡朝霞;陈守文;;嵌段磺化聚芳醚砜阳离子交换膜的制备及在MFC中的发电性能研究[J];高分子学报;2014年05期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 毕慧平;陈守文;王佳力;张轩;高智琳;张莎;陶应勇;王连军;;新型直接交联磺化聚芳醚砜燃料电池用质子交换膜的合成及性能[J];高等学校化学学报;2009年11期
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10 冉冬琴;阳离子交换膜的制备及其在微生物燃料电池的应用[D];南京理工大学;2015年
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