教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-11-0551)
- 作品数：9 被引量：9H指数：2
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- 相关机构：重庆大学教育部河南科技大学更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程动力工程及工程热物理化学工程更多>>
- 带有蛇形流场的微生物燃料电池串联堆性能特性被引量：3
- 2013年
- 以四个成功启动的带有蛇形流场的单电池构造了微生物燃料电池串联堆(MFCS-S),测试了MFCS-S性能,探讨了其性能提升的限制因素,研究了增加反极电池阴、阳极电解液流量,采取混联的方式运行,移除反极电池和反接反极电池对电堆性能的影响。实验结果表明:MFCS-S在输出电压为2.11V时获得最大功率密度(2226mW·m-2);在一定电流条件下,性能较差的单电池发生电压反极,这是限制MFCS-S性能提高的主要原因;增加反极电池阴、阳极流量虽然不能较大幅度地改善单电池反极,但是却能大幅度提高电堆功率密度;采用混联方式运行不但可以有效避免电池反极,而且可以大幅度提高电堆功率密度;移除反极电池并不能有效地避免电池的反极,反接反极电池反而进一步加剧反极。
- 张亮朱恂李俊廖强叶丁丁
- 关键词：微生物燃料电池
- 带有蛇形流场的微生物燃料电池阳极传质研究被引量：1
- 2014年
- 构造并成功启动了带有蛇形流场的微生物燃料电池(SMFC),测试了SMFC性能,探讨了高电流下电池性能下降的原因,研究了底物流速、浓度和流场结构形式对电池性能的影响。实验结果表明:SMFC在大电流时发生电压急剧下降现象,这主要是由于阳极物质传输受限所致;SMFC最大功率密度随着阳极底物流速和浓度的增加而增加;交指流场结构有助于底物传输,因此在相同的底物流速和浓度下,具有交指流场阳极的微生物燃料电池(IMFC)最大功率密度得以提高。
- 周劲张亮李俊叶丁丁朱恂
- 关键词：微生物燃料电池阳极传质
- 矩形微生物燃料电池阳极室传质模拟
- 2015年
- 以碳布为阳极材料、无添加电子介体微生物燃料电池的阳极室为模拟对象,建立了底物在阳极室和生物膜内传质过程以及生物膜内生化与电化学反应的控制方程,考察了阳极电势和进口底物流量对底物浓度分布、降解效率及电流密度的影响。计算结果表明,阳极电势对阳极室及生物膜内底物浓度的分布有着重要的影响。阳极电势越高,阳极室及生物膜内底物浓度越低,底物降解效率越高,产生的电流密度越大。进口底物流量越大,底物在反应器中水力停留时间越短,底物降解效率越低;随着进口底物流量的增加,单位时间内底物的传质通量增大,生物膜内底物的消耗速率增加,因此电流密度随之增大。
- 刘春梅廖强叶丁丁朱恂李俊
- 关键词：数值模拟
- 反极时间对微生物燃料电池性能的影响
- 2014年
- 本文对以100Ω外阻启动完成后的微生物燃料电池施加18 mA的反极电流,考察不同施加时长的反极电流条件下电池的性能响应。实验结果表明:随着施加反极电流时间的增加,MFC最大功率密度呈逐渐减小的趋势。当反极电流施加时间大于12 h时,电池最大功率密度接近零。当电池恢复运行6天后,反极电流时间为10 min的MFC性能可以恢复至未施加反极电流前的水平。而对于施加反极电流大于1 h的MFC,其性能仅能恢复至原性能的85%。循环伏安和生物膜干重测量结果显示,造成上述现象的原因主要是由于当施加的反极电流时间大于1 h时,阳极生物膜活性略下降且生物膜干重减少所致。
- 李俊郑季历叶丁丁张军朱恂
- 关键词：微生物燃料电池电压响应生物膜
- 三维顺排阳极自呼吸微流体燃料电池性能特性被引量：1
- 2014年
- 自呼吸微流体燃料电池是很有前景的新型微型电源,目前其性能的主要限制因素是阳极燃料传质。本文构建了具有三维顺排阳极的自呼吸微流体燃料电池,利用圆柱形阳极在流道中容积式的分布增大反应面积,强化燃料传输。本文研究了燃料浓度和反应物流量对电池性能的影响,并对流道中的两相流动进行了可视化观察。实验结果表明:随燃料浓度或反应物流量的增加,电池性能先升高后降低;产生的CO_2气泡能够被限制在阳极电极和隔离棒中,减小了其对阴极侧电解液流动的扰动;气泡会在隔离棒之间聚并形成气膜,气膜周期性形成和排出的动态行为对电池的放电性能具有较大影响。
- 张彪叶丁丁朱恂李俊廖强
- 关键词：传质
- 变负载工况下微生物燃料电池响应特性被引量：3
- 2012年
- 变工况运行时微生物燃料电池(MFC)的响应特性是揭示其运行规律的重要因素之一,对于指导MFC的实际应用有重要意义。分别针对以50、100、400和1000Ω启动的双室型MFC,以电池的电压响应和性能参数为评价指标,研究了MFC的启动特性和启动完成后MFC对负载变化的响应特性。结果表明,启动电阻越小电池启动越慢,但其最大功率密度越大。与MFC-50和MFC-100相比,MFC-1000和MFC-400对50Ω负载响应的时间较长,且其负载电压均表现出先急剧下降后缓慢上升的特征。经过较长时间的适应期后,所有电池的最大功率密度均可达到2000mW.m-2以上。此后,当上述MFC的负载切换为原培养电阻时,其响应时间明显缩短且电池最高功率密度不再发生变化。
- 李俊张亮朱恂叶丁丁廖强
- 关键词：微生物燃料电池
- 阳极传质对三合一微生物燃料电池性能的影响被引量：2
- 2014年
- 物质传输是影响MFC性能的一个重要因素。本文构建三合一膜电极式微生物燃料电池(MFC),研究了阳极传质形式对MFC启动特性、阳极生物膜电化学活性和性能的影响。结果表明,与阳极采用大腔室结构的MFC-1相比,阳极采用蛇形流道的MFC-2由于在启动过程中阳极电解液传质较佳,不但启动较快而且输出电压更高。启动完成后,MFC-2阳极生物膜电化学活性较高,采取不同扫描速度的循环伏安扫描测试证明了这主要是由于蛇形流道较佳的传质所致。启动过程和产电过程中较佳的传质导致MFC-2最大功率密度(2676.2 mW·m^(-2))比MFC-1最大功率密度(2149.0 mW·m^(-2))约高24.5%。
- 朱恂张亮李俊李俊叶丁丁
- 关键词：微生物燃料电池生物膜
- 悬浮颗粒对微生物燃料电池性能的影响
- 2015年
- 微生物燃料电池(MFC)可在处理污水的同时获得电能,在污水处理中有着非常重要的应用前景。目前绝大部分MFC研究中均采用无悬浮颗粒的底物溶液进行培养和运行,并不符合污水处理的实际情况。通过在启动和运行过程中向培养基中添加SiO2颗粒,获得惰性悬浮颗粒对MFC性能的影响。实验结果表明:与采用无SiO2颗粒的培养基启动的MFC(功率密度为1770.0mW/m2)相比,采用1000mg/LSiO2颗粒浓度启动的MFC阳极电极上附着的活性生物量减少,生物膜电化学活性降低,从而使得MFC的功率密度降低至832.0mW/m2;启动完成后,将含SiO2悬浮颗粒的培养基改为无SiO2悬浮颗粒条件下运行150h后,MFC功率密度提高至985.0mW/m2,仅为无悬浮颗粒培养基启动MFC性能的55%。
- 叶丁丁金璞李俊朱恂廖强
- 关键词：微生物燃料电池
- 无介体微生物燃料电池阳极生物膜传质分析被引量：1
- 2015年
- 针对无介体微生物燃料电池阳极侧生物膜内的传递过程建立了一维稳态扩散传输模型,模型认为底物氧化产生的电子以直接方式传递至阳极,并考虑了生物膜内电势及pH的变化,计算获得了微生物燃料电池生物膜内的底物浓度、电势、电流密度以及pH值分布,讨论了生物膜的电导率、阳极电势和缓冲液浓度对生物膜内传质特性及产电性能的影响。计算结果表明随着生物膜电导率和阳极电势的增大,生物膜内底物浓度及pH值均降低,电池电流密度升高;进口缓冲液浓度越大,生物膜内pH值越高,有利于维持阳极生物膜内微生物的活性。
- 李俊沈磊叶丁丁朱恂廖强
- 关键词：微生物燃料电池生物膜传质
