基于纳米结构阳极的腐败希瓦氏菌胞外电子传递机理研究
微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)是一种以微生物作为催化剂将有机物的化学能转化为可输出电能的装置,它是将微生物氧化代谢和电化学技术相结合的新兴能源系统。MFC以可自我再生的微生物替代了传统化学燃料电池的贵金属催化剂,并且微生物种类繁多、代谢途径丰富且易调控,理论上能够催化所有有机物甚至部分无机物氧化而产生能量,因而它是一种可以实现有机废物或污染物降解并同时产生清洁电能的技术,在污水处理、生态修复和便携式能源等领域具有巨大的应用前景。
现阶段,MFC性能如低功率输出密度较低、启动速度慢和制造成本较高等限制了其商业化应用,其中MFC阳极生物电催化性能是主要的限制因素之一,然而它又在很大程度上受限于阳极产电菌与电极间的电子传递即胞外电子传递效率。具有高生物相容性的纳米结构阳极通常能够显著地增强MFC阳极生物电催化效率,但是纳米结构阳极的表面性质和孔结构等因素对产电菌胞外电子传递效率的影响以及产电菌自身在纳米结构界面的电化学行为尚不完全清楚,而这对于合理定向设计高性能的纳米结构阳极材料是具有指导性意义的。
本研究 ...