本文以单室空气阴极微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)反应系统作为研究对象,主要研究MFC阴极用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)替代全氟磺酸(Perfluorosulfonic acid-PTFE copolymer,Nafion)做粘合剂。通过线性伏安扫描法(LSV)、FTIR红外光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,对MFC的功率密度、阴阳极电位、COD去除率及库伦效率(CE)等参数进行分析,对比了聚四氟乙烯(eneluoroethylpolytetraf,PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)两种粘合剂的阴极性能,对不同浓度PVDF粘合剂的阴极性能及影响因素开展了系统的研究,研究结果表明:对PTFE和PVDF两种不同的粘合剂的MFC产电性能进行了考察。两种粘合剂的空气阴极导电性能近乎相同,但从最大功率密度、COD去除率及库伦效率等表征结果可知,PVDF做空气阴极粘合剂的MFC,有着更好的阴极性能和电池产电性能,因此PVDF可以作为更好的MFC粘合剂替代物。PTFE作为空气阴极粘合剂必须处于高温的环境内(340℃)进行烧结,才可以在PTFE收缩之后起到防水以及导气的作用。PVDF则依靠于在水中进行相转换的形式,不需要进行高温处理,即可达到促进质子和氧气在空气阴极上的传递,且发生氧还原作用,这在一定程度上节省了能源的使用。根据功率密度曲线得知,PVDF做粘合剂的MFC获得的最大功率密度是1586 m W·m-2,高于PTFE做粘合剂的MFC产生的1146m W·m-2。PTFE做粘合剂MFC的COD去除率最高达到67.94%,PVDF做粘合剂MFC的COD去除率最高达到78.33%。两种空气阴极粘结剂的MFC,都对COD有较好的去除作用。PTFE做粘合剂的MFC库伦效率最高可达到87.46%,PVDF做粘合剂的MFC库伦效率最高可达到89.97%。PVDF做粘合剂的MFC中有机物更多地参与了好氧反应。在相同的MFC体系中,考察不同浓度PVDF粘合剂的空气阴极性能。MFC空气阴极以PVDF为粘合剂时,活性炭与PVDF的比例存在最佳值,在催化层以及扩散层的原材料含量是活性炭/1:3=PVDF以及导电炭黑/PVDF=1:1时,PVDF做粘合剂的空气阴极MFC的最大功率密度为1586 m W·m-2。四种PVDF浓度的空气阴极MFC,10%PVDF具有最高的COD去除率。无论是哪种浓度的MFC,CE的变化都表现出共同的特点。电阻值越大,电流密度越低,相应的CE也越低,可CE却尚未由电流密度的增大而增大,内阻的不稳定较大的影响了电压输出的稳定程度,使得CE减少之后又增加。同时根据XRD、红外测试等表征技术进行更加深入的验证,空气阴极中的PVDF浓度越高,催化氧还原的效果越好。在PVDF做粘合剂的影响因素研究中证明:在电池启动过程中,在相同的驯化时间内,只更换及补充营养混合液的MFC比更换接种液和营养混合液比例1:1(v/v)的MFC启动速度更快,最高电压更稳定;乙酸钠更适合做MFC的底物;相比于20℃环境温度,MFC更适合30℃的环境温度。