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美国罗切斯特大学开发出一种纸基电极,推动了微生物燃料电池的开发进程

2017-02-07 288浏览 标签: 美国纸基电极

2017年2月3日,美国罗切斯特大学宣布该校的研究人员用纸作为原料开发了一种制备电极的方法,这对于微生物燃料电池的开发有重要意义


微生物燃料电池,也就是依靠细菌发电产生电流的电池,其概念在一个多世纪以前就已经被提出。但是将这一概念转变成能够使用的工具需要一个漫长的过程。如今微生物燃料电池变得比从前更有前途,但是它需要变得更加廉价更加高效才能被市场广泛接受。


罗切斯特大学的研究人员已经在这一方向上取得了重大进展。在一个靠废水中发现的细菌进行发电的燃料电池上,化学教授Kara Bren和博士后研究员Peter Lamberg开发了一种使用纸这种普通家用材料制造的电极。


到目前为止,大部分使用在废水中的电极是由金属(会迅速腐蚀)或者碳毡构成的。虽然后者较为便宜,但是碳毡多孔,易于被堵塞。


研究人员的解决方案是用涂覆了碳糊的纸张代替碳毡,碳糊是石墨和矿物油的简单混合物。碳糊纸电极不仅具有成本效益并且易于制备,其性能也高于碳毡电极。Bren说:“这种纸电极的电流密度是碳毡模型的两倍以上。


碳糊是一种基本原料,因为他可以吸引由细菌放出的电子。Bren的项目中使用的细菌是沙雷菌(Shewanella oneidensis)MR-1,它们吸收废水中有毒的重金属离子,并放出电子。这些电子被吸引到负极的碳涂层上,它们将从这里流向铂电极。


这种易于组装的电极,具有2.24Am^(-2)的平均电流输出,而相比之下碳毡电极只有0.94 Am^(-2)的电流输出。这种电极简单廉价并且具有高效率,易于进行调整用于以后的研究和应用


1 具有碳糊纸电极的生物电化学电池的示意图


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