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基于木薯秸秆制备三维多孔碳及其在微生物燃料电池中的应用
  • ISSN号:1000-6613
  • 期刊名称:《化工进展》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]东莞理工学院,广东省新型纳米材料工程技术研究中心,广东东莞523808, [2]东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808, [3]东莞理工学院城市学院,东莞市绿色能源重点实验室,广东东莞523419
  • 相关基金:广东大学生科技创新培育专项资金项目(pdjh2016b0488),国家自然科学基金项目(21375016),广东省科技应用研发专项(2015B090927007)及广东省创新强校项目(2014KZDXM073,2014KTSCX181,2015KCXTD029).
中文摘要:

微生物燃料电池是一种可以从污水中直接回收能量的新型装置。然而,相对低的输出功率密度严重限制了它的应用。阳极材料对于提高其功率密度和能量转换效率至关重要。本文利用一步碳化法基于农业废弃物木薯秸秆制备了先进的三维多孔碳阳极,用扫描电子显微镜观察了所制备的材料的形貌,发现其内部呈现天然筛管式大孔结构,可有利于增大阳极生物负载量和优化传质作用。利用交流阻抗谱、循环伏安技术以及双室微生物燃料电池结构研究了材料的电化学性能,结果发现,800℃下碳化得到的三维多孔碳具有最优的电化学活性和最佳功率输出,其最大功率密度高达73.0W/m3,是商业碳纸的3.7倍。此研究为构筑高效生物化学体系电极材料提供了新思路和新方法。

英文摘要:

Microbial fuel cells(MFCs)are emerging as an energy conversion device to directly harvest electricity energy from wastewater,of which the power density is relative low,which limited its applications to a great degree.The anode material is crucial for the improvement of power density and the energy conversion efficiency of MFCs.In this study,an advanced three-dimensional(3D)carbon anode with macropore structure was obtained by the one-step carbonization of cassava straws which are agricultural solid residues.The morphology of the3D porous carbon(3DPC)was observed using scanning electron microscope(SEM).The results showed that the3DPC consists of sieve-like tube structure with macropore,which is beneficial for biomass loading and mass transfer.The electrochemical performance of the3DPC was measured by electrochemical impedance spectroscopy(EIS),cyclic voltammetry(CV)as well as dual-chamber microbial fuel cells(MFCs)device.It was found that the3DPC obtained at800℃had the best electrochemical activity,and the highest power density was as high as73.0W/m3,which was3.7-fold higher than that of commercial carbon paper.This study provided new ideas and methods for the construction of highly efficient biochemical system electrode materials.

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期刊信息
  • 《化工进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:曹湘洪
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgjz@263.net
  • 电话:010-64519500/9501/9502
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6613
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1954/TQ
  • 邮发代号:82-311
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国精品科技期刊,中国百种中国杰出学术期刊,第七届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖,吕国化工学会会刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:37234