不同温度下微生物燃料电池的运行特性

2014年第33卷第3期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·629·化工进展不同温度下微生物燃料电池的运行特性赵煜，薄晓，马彦，王俊文，王彦平，李婷，刘平，常瑜（太原理工大学洁净化工研究所，山西太原030024）摘要：实验采用双室型微生物燃料电池（MFC），以生活废水中厌氧菌作为生物催化剂，葡萄糖为燃料，通过5个不同温度条件下的间歇运行，应用循环伏安、交流阻抗、极化测试等电化学方法考察温度对电池产电性能的影响。结果表明，一定温度范围内，提高温度有助于增强微生物的电化学活性，降低传荷阻抗，提高电池输出功率密度和交换电流密度。32℃时，电池产电效能最佳，电池功率密度和交换电流密度分别达到156.2mW/m2和8.02×10−5mA/m2，温度太低或太高均不利于细菌的电化学活性。体系温度为18℃、25℃、32℃、39℃、46℃时，传荷阻抗Rct在阳极内阻中占的比例分别为97.99%、84.02%、47.36%、91.30%、99.61%，说明传荷阻抗在阳极内阻中占绝对份额，MFC是传荷过程控制下的电化学反应体系。关键词：微生物燃料电池；燃料电池；废水；温度中图分类号：TM911.45文献标志码：A文章编号：1000–6613（2014）03–0629–06DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.03.018ResearchonproducingelectricitycharacteristicsofmicrobialfuelcellatdifferenttemperaturesZHAOYu，BOXiao，MAYan，WANGJunwen，WANGYanping，LITing，LIUPing，CHANGYu（InstituteofCleanTechniqueforChemicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，Shanxi，China）Abstract：Takinganaerobicbacteriafromdomesticwastewaterasbiocatalyst，glucoseasfuel，adouble-chambermicrobialfuelcell(MFC)wasconstructed.Thebatterywasoperatedfor5cyclesintermittently.Theeffectoftemperatureonitsproducingelectricitycharacteristicswasinvestigatedbyelectrochemicaltestmethods，includingcyclicvoltammogram，alternatingcurrentimpedanceandpolarizationtest.Inaspecifictemperaturerange，electrochemicalactivityofthemicrobeimprovedwithincreasingtemperature，powerdensityandexchangecurrentdensitywereenhanced，whilechargetransferimpedancedecreased.At32℃thebatteryshowedthebestperformance.Powerdensityandexchangecurrentdensityreached156.2mW/m2and8.02×10−5mA/m2at32℃，respectively.However，itwasnotbeneficialtobacterialactivityatatoolowortoohightemperature.Whenthetemperatureofthebatterywasat18℃，25℃，32℃，39℃and46℃，thepercentagesofloadtransferresistanceinanoderesistancewere97.99%，84.02%，47.36%，91.30%and99.61%，respectively.Itdemonstratedthatchargetransferimpedanceoccupiedtheoverwhelmingshareoftotalresistanceattheanode.MFCwasanelectrochemicalsystemunderthecontrolofchargetransferprocess.Keywords：microbialfuelcell(MFC)；fuelcell；wastewater；temperature随着人