《利用微生物燃料电池同步发电和降解沼液》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2019-06-03
  • 本文研究了以玉米秸秆沼液(BS)为阳极基质的微生物燃料电池(MFC),解决了沼气池产生的废水积累问题。 使用生活用水(DW)作为接种物,BS MFC可以快速启动并保持稳定的发电(622.7±30.3mV),持续10天。 当外部电阻变为200Ω时,BS MFC的最大功率密度为296mW / m2。 化学需氧量(COD)和铵态氮的去除率分别在第16天为72.0%和43.9%。 微生物群落分析表明,阳极溶液中的微生物主要来自BS,属于水解细菌。 同时,主要来自DW的电活性微生物群落以生物膜为主。 因此,MFC可以有效降解BS中的有机物并发电,为BS的利用提供了一种新的方法。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-10-26
    • 微生物燃料电池(MFC)作为一种能够自组装、自修复、自我维持、环境友好的生物电源,具有相当高的生物兼容性和电化学稳定性,在柔性可穿戴电子器件(如生物传感器、智能手环)领域有着广阔的应用空间。纽约州立大学宾汉顿分校的Seokheun Choi教授课题组设计开发了新型可降解、高性能、低成本的纸基MFC,既可促进可穿戴电子设备的发展,又可减少电子垃圾保护环境。 研究人员首先对纸张基底进行化学处理,即通过旋涂法将可降解可导电的有机聚合物PAA或PPDD与纸张整合形成聚合物包覆的复合纸作为质子交换膜,包覆的聚合物薄膜可以有效地封住纸张的微孔隔绝空气,提升质子的传输收集效率。接着以该复合纸作为基底,经制模、丝网印刷、喷碳等工艺步骤分别在纸张的正、反面对柔性正、负极进行加工,并对纸张表面不同区域采用亲水化或疏水化处理的方法来定义正极区和负极区。电化学性能测试显示,采用PAA复合纸基底MFC和PPDD复合纸MFC最大功率都比较传统的蜡基底MFC高(其中PAA是2倍高,PPDD是3倍高),但都低于传统全氟磺酸膜MFC(其中PAA是全氟磺酸膜MFC最高功率的55%,PPDD是80%)。为了进一步改善电池性能,研究人员对基底的厚度进行了优化,发现当旋涂两层PAA的MFC性能是所有电池中最优的,电流密度达到26 μA/cm2,最大功率密度为4 μW/cm2。进一步测试了电池在水中的降解情况,结果显示电池在水中明显降解,并且无需任何特殊装置、条件或引入其他微生物,经过14天就基本降解完成,即不会产生电子垃圾,具有良好环保性。通过技术的经济评估发现,PAA或者PPDD的复合型纸基MFC表现出的功率成本比(2.2-3.3 µW/$),比全氟磺酸(0.17 µW/$)和蜡基MFC都高(1.1 µW/$),展现出更高的成本竞争力。 该项研究开发了新型的纸基微生物燃料电池,不仅具有优异的性能还展现出良好的环保性和低成本优势,为柔性电子器件的电池发展提供了新路径。相关研究成果发表在《Advanced Sustainable Systems》。
  • 《用于长达18000小时的电池堆中固体氧化物燃料电池的商用互连材料的降解分析》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2019-11-08
    • 尽管是一项成熟的技术,但固体氧化物燃料电池(SOFC)装置仍然受到寿命问题的限制。在SOFC电池组中,电池/互连相互作用是造成氧电极侧电压下降的主要原因。腐蚀和铬蒸发实际上可能会增加欧姆和电荷转移损失。这项研究提出了分别测试了45、2700、4800和10000小时的四个SOFC短烟囱内部降解现象的演变。还对经历了124个热循环的附加堆栈进行了分析,以评估互连/陶瓷耦合的机械可靠性。金属互连由涂有MnCo2O4多孔阻隔层的K41 / AISI441铁素体不锈钢制成。扫描电子显微镜(SEM)结合能量色散X射线光谱(EDS)表征用于检查降解过程。观察结果表明,尽管阴极材料和互连之间最初出现了严重的氧化还原相互作用,但在运行5000小时后,电接触区域中降解过程的动力学会显着降低。基于在不同互连位置的氧化皮厚度的经验模型,可估算出堆寿命期间氧化物的热增长。从机械性能的观点来看,没有观察到剥落,并且局部分层主要是由于样品制备过程。