填料型微生物燃料电池的欧姆阻力分析

第31卷第3期2015年2月中国给水排水CHINAWATER＆WAsTEWATERVo1．31No．3Feb．2015填料型微生物燃料电池的欧姆阻力分析李晖，邵林广，赵岫章，伍世嘉，梁鹏，黄霞(1．武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉430065；2．清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084；3．辽宁省国l~．x-程咨询中心，辽宁沈阳110014)摘要：钛网作为微生物燃料电池(MFC)的集电材料，表面的氧化层对其导电性有一定影响。以O．3mm×20目的钛网为例，与相同规格的纯钛相比，其导电性下降了42．4％。对填料型MFC采用不同的集电方式，并联集电时的最大功率密度(34．62w／m。)比近膜侧集电和远膜侧集电时分别提高了40．7％和45．9％。通过电化学阻抗法分析得到三种集电方式下MFC的欧姆阻力分别为0．26、O．36和0．38Q。在填料型MFc的欧姆阻力中，电子传导阻力一般大于离子传导阻力，而电子传导阻力的主要来源是集电材料与电极的接触阻力。通过并联集电的方式能够减小集电材料与电极的接触阻力，进而降低MFC的内阻，提高其功率密度。关键词：填料型微生物燃料电池；集电方式；阻力中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000—4602(2015)03—0024—04AnalysisofOhmicResistanceofPacking-typeMicrobialFuelCellLIHui，SHAOLin—guang，ZHAOXiu—zhang，WUShi-jia，LIANGPeng，HUANGXia(1．CollegeofUrbanConstruction，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430065，China；2．StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl，SchoolofEnvironment，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；3．CenterofInternationalEngineeringConsultinginLiaoning，Shenyang110014，China)Abstract：Titaniummeshwasusedasthecurrentcollectorinmicrobialfuelcell(MFC)，andthesurfaceoxidelayerafecteditsconductivity．Theconductivityoftitaniummeshwith0．3mm×20meshwasdecreasesby42．4％comparedtothepuretitaniumofthesamesize．Differentcurrentcollectingmethodsweretestedonthepacking—typeMFC．Themaximumpowerdensityof34．62，wasobtainedwhencollectingcurrentinparalle1．increasedby40．7％and45．9％comparedtocollectingcurrentinthemembrane-proximalregionandthemembrane-distalregion，respectively．TheMFC’Sohmicresist-ancesunderthethreedifferentcurrentcollectingmethodswere0．26Q，0．36nand0．38Q。respective．1y，accordingtoelectrochemicalimpedancespectroscopytests．Intheohmicresistanceofthepacking—typeMFC，theelectronicconductionresistancewasgenerallyhigherthantheionicconductionresistance，whilethemajorpartoftheelectronicconductionresistancewastheconnectionresistancebetweenthecur-基金项目：国家高技术研究发展计划(863)项目(2011AA060907)通信作者：梁鹏E—mail：liangpeng@tsinghua．edu．ca·24·第31卷第3期中国给水排水WWW．watergasheat．con取其平均值。线性拟合显示电阻与钛丝长度满足关系式：Y=10．26x+0．17，其截距即钛丝与万用表笔的接触电阻为0．17Q