MFC微生物燃料电池.pptxVIP

MFC微生物燃料电池;Ⅰ.概述;;Ⅱ.材料和方法;;;;;Ⅲ.结果;第一个循环中，在外阻力为2000Ω的时候，最大的电压为259mV。接下来，MFC在下面的2.7h的时间内产生的电压为250±15mV。紧接着是一个大的电压下降，至75±10mV，是由于甲基橙的缺少导致的。当重新加入甲基橙的时候，这种电压的变化规律是可重复的。这个结果表明，甲基橙MFC在不断加入甲基橙染料的条件下可以持续不断的发电。;第一个发电循环揭示了Ct/C0（Ct表示剩余浓度）和时间t的关系是线性的。这表明在30℃和大气压力下，甲基橙降解遵循0级动力学反应规律，动力学速率常数也可以从图中获得。从（A）图可以看出，甲基橙染料在3h左右被完全去除，甲基橙浓度趋于0，发电电压最小。从图（B）可以看出每个循环的k值基本都是一样的，证明了在MFC过程中，污染物质的转变模式是相同的。还可以看出，15.5%的甲基橙被炭毡电极吸收，这表明只有84.5%的甲基橙起到发电的作用。;反应溶液的紫外吸收光谱进一步证明了阴极区偶氮染料的成功降解。;由上两图可以发现，在247nm处酸性橙Ⅰ和酸性橙Ⅱ的吸光度均有上升，即表明反应产物均有磺酸氨。;由上表可以看出，除了磺酸氨，每种染料都会反应生成不同的产物。甲基橙是N,N-二甲基-p-苯二铵，酸性橙Ⅰ是1-氨基-4萘酚，酸性橙Ⅱ是1-氨基-2萘酚。结果表明在MFC的阴极区中，所研究的3中偶氮染料都是可以完全转化成胺的。;;左图显示了pH对极化曲线的影响和功率密度随着外阻力从20-50000Ω的变化曲线。可以看出在pH=3时性能表现最好。在pH=3，电流密度为154.78时，达到最高功率密度为34.77，然而在pH=9时最高的功率密度只有1.51。;上两图的对比说明从环境污染物中富集得到的偶氮染料可以与空气作为二选一的MFC阴极氧化剂。然而前者比后者发电功率要稍低。;上面3个图显示出3种染料的不同分子结构对功率密度的影响，发电功率按照甲基橙酸性橙Ⅰ酸性橙Ⅱ的顺序。例如：pH=3时，酸性橙Ⅱ发电的最高功率是18.51，是酸性橙Ⅰ的90%，是甲基橙的52%。;上图可以看出阳极区的发电只有微小的不同，阴极区的发电则随pH的变化而变化较大。表明阴极区是限制因素。;（3）阴极电解液pH和染料结构???染料降解速率的影响;Ⅳ.讨论;图a显示了不同氧化还原电位与pH的关系。阴极峰在-0.25-0.15V之间可能与氮氮双键降解成为相应的胺有关。阳极峰在0.15-0.65V之间可能与胺的氧化有关。还可以看出甲基橙降解在pH低的时候较容易。从热力学角度来看，阴极区的低pH有助于增加整个MFC的电位（即阳极与阴极之间的电位差），从而增加功率输出。图b显示了阴极电位峰和pH之间良好的线性关系。从斜率可以看出每个pH单位电位变化60mV，表明在甲基橙的电化学降解反应中涉及到4个电子和质子。;;;感谢观看！