以不同碳材料作阴极,研究不同碳材料在海底沉积物燃料电池(B M FC s)中的产电性能。结果表明:粘胶基碳纤维、P A N基碳纤维、碳刷、碳毡、泡沫碳、碳棒和碳板分别作阴极时,稳定电位和稳定时间基本相同;抗极化性能依次减弱,组成的B M FC s最大输出功率密度依次为45.78、37.64、35.24、28.94、22.16、16.84和16.17 m W/m 2;对应电池内阻分别为361、402、425、445、523、572和637Ω;B M FC s长期放电实验的稳定输出功率分别为0.70、0.65、0.60、0.50、0.45、0.31和0.35 m W。扫描电子显微镜法(S E M)表征及阴极传质机理分析发现碳材料的表面积是限制阴极产电性能的关键因素之一,为B M FC s实际应用及结构优化提供了参考。
海底石油污染物在缺氧环境下导致其生物降解过程缓慢,对海洋环境造成长期危害.本文利用海底微生物燃料电池(BMFCs)原理,尝试通过电催化作用提高海底石油污染物的降解速率.对比测试了含油电池装置(BMFCs-A)与无油电池装置(BMFCs-B)的电化学性能,研究了石油污染物对电池性能的影响;比较了含油通路(BMFCs-A)和断路状态下(BMFCs-C)的石油降解率和细菌聚集量,分析了BMFCs对石油污染物降解的加速作用.结果表明,BMFCs-A和BMFCs-B阳极的交换电流密度分别为1.37×10-2A·m-2和1.50×10-3A·m-2,最大输出功率密度分别是105.79 m W·m-2和83.60 m W·m-2,BMFCs-A装置的抗极化能力增强,交换电流密度提高近9倍,最大输出功率密度提高1.27倍.BMFCs-A和BMFCs-C阳极表面的异养菌数量分别是(66±3.61)×107CFU·g-1和(7.3±2.08)×107CFU·g-1,细菌数量增加了8倍,高的异养菌数量导致石油降解加速进行,BMFCs的石油降解率是自然条件下的18.7倍.BMFCs在电化学性能提高的同时,加速石油污染物的降解.本文同时提出了一种海底微生物燃料电池对石油污染物加速降解的新模式.
