国家海洋局海洋可再生能源专项资金项目(GHME2011GD04)
- 作品数：8 被引量：27H指数：3
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- 低电位泡沫石墨改性阳极及其在海底微生物燃料电池中的应用被引量：5
- 2013年
- 泡沫石墨是一种新型阳极材料,对其进行改性是提高海底微生物燃料电池性能的重要途径之一。本文研究了混酸改性泡沫石墨阳极及其电化学性能。研究表明:改性后泡沫石墨表面生成羟基、羧基等含氧官能团;改性阳极接触角降低了24.5°,润湿性提高,有利于微生物附着;交换电流密度达到6760.8 mA/m2,动力学活性提高了53.7倍。研究还发现改性后阳极电位降低了100 mV,电池开路电位达到865 mV(未改性750 mV),最大输出功率密度为358.1 mW/m2,提高了2.4倍。三个月放电测试显示,改性阳极和电池具有相对稳定的性能。同时,本文初步分析了改性后阳极动力学活性增加和电位降低的原因。该研究结果为构建高输出电压和功率的海底微生物燃料电池提供了依据。
- 卢志凯付玉彬徐谦刘媛媛张业龙
- 关键词：高输出功率
- 不同碳材料阳极对海底微生物燃料电池性能影响被引量：5
- 2012年
- 分别以相同投影面积的不同碳材料作阳极,以最大功率、阳极电势和内阻为评价指标,研究不同碳材料对海底微生物燃料电池(BMFCs)产电性能影响,利用塔菲尔曲线比较不同碳材料电化学活性。结果表明:碳纤维、碳毡、泡沫碳、碳棒做阳极时,稳定电位和启动时间基本相同;抗极化性能依次减弱;最大功率密度分别为45.79、22.16、16.85、6.17 mW/m2;电池内阻分别为:213、257、312、358Ω;最大交换电流密度分别为0.33、0.13、0.11、0.01 A/m2;组成电池的稳定输出功率分别为0.72、0.61、0.51、0.32 mW。阳极物质传递分析表明,BMFCs产电性能受阳极材料表面附着微生物数量和底物转移率影响。
- 张业龙付玉彬董青刘媛媛卢志凯
- 关键词：碳材料阳极材料输出功率
- 低温对海泥发电性能的影响被引量：2
- 2013年
- 环境温度对海泥发电(海底微生物燃料电池)具有重要影响。本文进行了4℃环境与常规室温环境(25℃)电池性能对比试验,结果表明:4℃环境下电池阳极启动时间明显慢于室温(25℃),阴极启动几乎无影响。4℃条件电池内阻(1005Ω)高于室温条件(703Ω),室温电池最大输出功率密度比4℃环境升高10mW/m2,电流密度增加46.6 mA/m2。低温环境(4℃)可导致微生物活性降低,物质扩散速度变慢,进而导致其电池性能低于室温环境。此实验对实海环境下海底微生物燃料电池设计提供了指导,具有实际意义。
- 刘建敏卢志凯宰学荣付玉彬
- 关键词：温度影响电池内阻功率密度
- 海底生物燃料电池作为电源驱动小型电子器件的应用研究被引量：15
- 2012年
- 海底沉积物生物燃料电池(简称海底生物燃料电池)是一种新型的海洋能源材料电池,它的发电机理主要是利用海底沉积层内细菌代谢产生电子,通过人工放置的改性阳极收集电子,产生电能,可用于驱动水下监测仪器的长期连续运行。本研究首先设计海底生物燃料电池实验室装置,利用电池串联升压的方式,实现其驱动小型电子装置和监测仪器的连续运行。在此基础上,设计并安装了实际海况电池实验装置,利用并联设计和特殊升压装置,在胶州湾浅海成功驱动小型电子装置的运行。本研究初步验证了海底生物燃料电池作为电源驱动仪器的可行性。
- 付玉彬李建海赵仲凯徐谦
- 关键词：生物燃料电池电源供给
- 海底微生物燃料电池电催化降解有机碳被引量：1
- 2013年
- 利用混酸[V(质量分数32%HNO3)∶V(质量分数49%H2SO4)=1∶1]和Fenton试剂分别改性海底微生物燃料电池(BMFCs)阳极,与未改性的BMFCs(P-BMFC)作对比,研究了BMFCs的产电性能,探索了BMFCs对海底沉积层中有机碳的电催化降解作用。系统运行50 d后测定显示,混酸改性BMFC(H-BMFC),Fenton试剂改性BMFC(F-BMFC)和未改性BMFC(P-BMFC)产生的电量分别为6213,5521,4969 C;对海泥中有机碳的降解率分别为58.9%,39.2%,26.7%,分别是有机碳自然降解效率的58.9倍,39.2倍,26.7倍。结果表明:BMFCs对海底沉积层有机碳电催化加速降解效果明显;BMFCs的产电量与有机碳降解效果具有明显正相关性。为海底污染物绿色化及监测技术提供了新思路。
- 张业龙付玉彬卢志凯刘媛媛于建王丹玉
- 关键词：电催化降解有机碳电池性能降解速率
- 海底沉积物燃料电池阴极聚四氟乙烯改性研究
- 2013年
- 海洋生物污损严重影响电极性能。研究了聚四氟乙烯(PTFE)改性后粘胶基碳纤维阴极的疏水性、防污能力以及所构建电池的电化学性能。研究表明:聚四氟乙烯改性后阴极的接触角提高,并与聚四氟乙烯的含量成正比。质量浓度为60%的乳液改性后接触角提高到127.2°,比未处理阴极提高37°,接触角增大表明阴极疏水性提高,能防止微生物附着;改性阴极置于海水中3个月后表面藻类附着明显少于未改性阴极。电化学测试60%PTFE改性后的碳纤维阴极能使电池输出功率密度提高到38.92 mW/m2,这可能是由于聚四氟乙烯在碳纤维阴极表面形成了质子交换膜。该研究结果为海底沉积物燃料电池实海应用奠定了基础。
- 刘媛媛付玉彬王丹玉林耀华于建
- 关键词：聚四氟乙烯
- 海底生物燃料电池中304不锈钢(06Cr19Ni10)阴极腐蚀保护作用研究被引量：1
- 2012年
- 以304不锈钢(06Cr19Ni10)作为阴极构建海底生物燃料电池装置,研究了该电池对其海水腐蚀的阴极保护作用。自然腐蚀状态下不锈钢电位为-260 mV,阴极保护试样为-340 mV。荧光显微镜(FM)和扫描电镜(SEM)观察结果表明,两组试样的表面微生物附着情况差别不大,阴极保护试样表面腐蚀程度较低。电化学阻抗法及极化曲线测试表明,通电保护试样的阻抗值随时间增加逐渐增大,腐蚀电流密度Icorr逐渐减小,保护试样的抗腐蚀能力增强,电池装置对不锈钢阴极起到一定的保护作用。
- 徐谦付玉彬卢志凯刘媛媛张业龙
- 关键词：不锈钢阴极保护金属腐蚀
- 海泥细菌电池技术原理与特点及其应用前景分析研究——一种新型海洋可再生能源技术被引量：1
- 2017年
- 文章简要描述了一种海底沉积层生物燃料电池能源(简称海泥细菌电池)的产电原理、技术特点和潜在应用。不同于以海水为主体的传统海洋可再生能源,这是一种以海底沉积物(海泥)为能量来源,通过细菌代谢有机物而产生电能的新型海洋可再生能源。海泥细菌电池可以作为电源在海底原位长期驱动监测仪器运行,在海底仪器电源自供给技术及其长期运行方面具有良好的应用前景,将来可望服务于"透明海洋"研究等海洋开发的诸多方面。
- 付哲平李子健
- 关键词：微生物燃料电池
