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微生物燃料电池阴极孔隙结构和表面优化及产电性能研究
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微生物燃料电池阴极孔隙结构和表面优化及产电性能研究
论文目录
 
摘要第1-6页
Abstract第6-16页
第1章 绪论第16-35页
　　1.1 课题背景第16页
　　　　1.1.1 课题来源第16页
　　　　1.1.2 研究背景第16页
　　1.2 微生物燃料电池技术第16-21页
　　　　1.2.1 MFC的原理第16-17页
　　　　1.2.2 MFC的特点第17-18页
　　　　1.2.3 MFC的发展历程第18页
　　　　1.2.4 MFC的功能拓展第18-21页
　　1.3 MFC的研究现状第21-32页
　　　　1.3.1 MFC空气阴极催化剂研究现状第21-26页
　　　　1.3.2 MFC空气阴极结构研究现状第26-28页
　　　　1.3.3 MFC阴极生物膜的研究现状第28-30页
　　　　1.3.4 MFC处理生活污水的研究现状第30-32页
　　1.4 本课题的目的与意义第32-33页
　　1.5 主要研究内容与技术路线第33-35页
　　　　1.5.1 研究内容第33页
　　　　1.5.2 技术路线第33-35页
第2章 实验材料与方法第35-47页
　　2.1 MFC反应器构型第35-36页
　　　　2.1.1 单室立方体MFC第35页
　　　　2.1.2 双室立方体MFC第35-36页
　　2.2 电极的制备及处理第36-37页
　　　　2.2.1 碳布阴极第36页
　　　　2.2.2 不锈钢网辊压阴极第36-37页
　　　　2.2.3 碳刷阳极第37页
　　2.3 分析测试方法第37-42页
　　　　2.3.1 电极结构表征方法第37-39页
　　　　2.3.2 电化学测试方法第39-41页
　　　　2.3.3 电极传质测试方法第41-42页
　　2.4 MFC启动与产电测试方法第42-45页
　　　　2.4.1 MFC的启动第42-44页
　　　　2.4.2 输出电流与电压第44页
　　　　2.4.3 功率密度及电极电位第44-45页
　　　　2.4.4 库伦效率第45页
　　2.5 水质分析方法第45-46页
　　　　2.5.1 化学需氧量第45-46页
　　　　2.5.2 氨氮、亚硝态氮及硝态氮第46页
　　2.6 生物学测试方法第46-47页
　　　　2.6.1 细菌形貌第46页
　　　　2.6.2 蛋白含量测试第46-47页
第3章 催化层孔隙结构优化及性能研究第47-73页
　　3.1 引言第47页
　　3.2 不同孔隙结构阴极的制备第47-50页
　　　　3.2.1 造孔剂的选择第47-48页
　　　　3.2.2 电极制备方法第48-50页
　　3.3 阴极形貌及催化活性分析第50-59页
　　　　3.3.1 阴极形貌特征第50-51页
　　　　3.3.2 阴极孔隙分布特征第51-53页
　　　　3.3.3 孔隙率对阴极氧传质系数的影响第53-54页
　　　　3.3.4 孔隙率对阴极电化学活性的影响第54-57页
　　　　3.3.5 孔隙结构对阴极催化活性影响分析第57-59页
　　3.4 不同孔隙结构阴极MFC产电性能评价第59-62页
　　　　3.4.1 MFC的电压输出及库伦效率第59-60页
　　　　3.4.2 MFC的最大功率密度及极化曲线第60-62页
　　3.5 阴极长期运行稳定性研究第62-68页
　　　　3.5.1 MFC最大电压及库伦效率变化第62-64页
　　　　3.5.2 MFC最大功率密度变化第64-66页
　　　　3.5.3 阴极表面结构变化第66-68页
　　3.6 阴极承压特性研究第68-71页
　　　　3.6.1 不同水压下阴极电流密度输出第68-70页
　　　　3.6.2 不同水压下阴极催化活性机理分析第70-71页
　　3.7 本章小结第71-73页
第4章 生物膜附着对阴极性能的影响及机理第73-92页
　　4.1 引言第73页
　　4.2 生物膜附着及MFC系统性能变化第73-78页
　　　　4.2.1 阴极生物膜形态及形成过程第73-75页
　　　　4.2.2 MFC电能输出的变化第75-76页
　　　　4.2.3 MFC内阻的变化第76-77页
　　　　4.2.4 阴极生物膜分布对MFC功率密度的影响第77-78页
　　4.3 生物膜对阴极结构的影响第78-81页
　　　　4.3.1 生物膜对催化层表面形貌的影响第78-80页
　　　　4.3.2 生物膜对催化层内部孔隙结构的影响第80-81页
　　4.4 生物膜对阴极性能的影响机理第81-85页
　　　　4.4.1 生物膜对阴极氧传质的影响第81-83页
　　　　4.4.2 生物膜对阴极催化活性的影响第83-84页
　　　　4.4.3 生物膜对阴极极化内阻的影响第84-85页
　　4.5 阴极生物膜催化氧还原的研究第85-91页
　　　　4.5.1 电极制备及电化学活性分析第86-87页
　　　　4.5.2 MFC电压输出第87-88页
　　　　4.5.3 生物膜电极循环伏安扫描分析第88-91页
　　4.6 本章小结第91-92页
第5章 催化层表面优化及抗生物污染的效能研究第92-119页
　　5.1 引言第92页
　　5.2 载银碳粉催化活性及抗生物污染的效能第92-106页
　　　　5.2.1 载银碳粉催化剂制备及结构表征第92-96页
　　　　5.2.2 载银碳粉催化剂氧还原催化活性第96-98页
　　　　5.2.3 载银碳粉阴极运行性能第98-100页
　　　　5.2.4 载银碳粉阴极抗生物污染特性第100-101页
　　　　5.2.5 生物膜对阴极界面溶解氧浓度的影响第101-103页
　　　　5.2.6 生物膜对阴极界面pH值的影响第103-106页
　　5.3 亲水化阴极活性及抗生物污染的效能第106-117页
　　　　5.3.1 粘结剂结构及不同亲水性阴极的制备第106-108页
　　　　5.3.2 催化层亲水性分析第108-109页
　　　　5.3.3 催化层荷电性分析第109页
　　　　5.3.4 催化层亲水性对阴极电化学活性的影响第109-113页
　　　　5.3.5 不同亲水性阴极在MFC中产电性能对比第113-116页
　　　　5.3.6 亲水性及电负性催化层抗生物污染特性第116-117页
　　5.4 本章小结第117-119页
第6章 阴极实际运行效能研究第119-143页
　　6.1 引言第119页
　　6.2 MFC的启动与运行第119-120页
　　6.3 MFC连续产电性能第120-122页
　　　　6.3.1 MFC的电压输出第120-121页
　　　　6.3.2 MFC的功率密度第121-122页
　　6.4 MFC反应器内溶解氧及pH的变化第122-125页
　　　　6.4.1 MFC内溶解氧的变化第122-124页
　　　　6.4.2 MFC内pH的变化第124-125页
　　6.5 MFC对污染物的去除效能第125-130页
　　　　6.5.1 MFC对COD的去除效能第125-126页
　　　　6.5.2 MFC对氨氮的去除效能第126页
　　　　6.5.3 MFC中氨氮去除分析及总氮去除率第126-130页
　　6.6 运行条件对MFC性能的影响第130-141页
　　　　6.6.1 污水电导率对MFC性能的影响第130-134页
　　　　6.6.2 外电阻对MFC性能的影响第134-138页
　　　　6.6.3 开路对MFC效能的影响第138-141页
　　6.7 本章小结第141-143页
结论第143-145页
参考文献第145-158页
攻读学位期间发表的学术论文第158-160页
致谢第160-161页
个人简历第161页

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