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微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)是利用微生物作为催化剂直接氧化有机物,将化学能转变为电能的装置。在MFC氧化有机物产电过程中,阳极最为关键,制备性能优异的阳极对于MFC产电性能提高具有重要意义。本论文采用电化学法,将导电聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)聚合到石墨电极和碳纸电极表面。通过扫描电子显微镜、能谱仪、交流阻抗、循环伏安等方法,对修饰电极进行表征。然后,研究PEDOT修饰的阳极在MFC中的应用和产电机理研究。主要研究结果如下:相比石墨电极(G电极)和碳纸电极(CP电极),PEDOT/G电极和PEDOT/CP电极的微观形貌更加适合负载更多的电传菌。能谱仪和XPS分析结果表明,电极表面含有氧元素和硫元素,这两种元素来自于电极表面的PEDOT膜。交流阻抗测试结果显示,PEDOT/G电极和PEDOT/CP电极都具有较低荷传电阻。与石墨电极比较,PEDOT修饰后的电极有较好的生物相容性,能够吸附更多的电传菌。不同阳极的MFC产电结果表明:PEDOT/G电极的MFC最大电流密度为187mA/m2,G电极约为83mA/m2;PEDOT/G电极的MFC最大功率密度为40 mW/m2,G电极为26mW/m2;表观内阻,PEDOT/G电极为390Ω.G电极为471Ω 库伦效率,PEDOT/G 为 34.1%,G 电极的为 11.7%。对于 PEDOT/CP和CP电极,最大电流密度,PEDOT/CP电极为230 mA/m2,CP电极约为149 mA/m2;最大功率密度,PEDOT/CP电极为94 mW/m2,CP电极为53 mW/m2;表观内阻,PEDOT/CP电极为149 Ω,CP电极为123Ω 库伦效率,PEDOT/CP为35.2%,CP电极为16%。阳极板和阳极液电传菌计数,结果表明PEDOT修饰电极多于未修饰电极。PEDOT/G电极和G电极,阳极液浓度起始OD600,为0.3-0.4,MFC运行结束后,G电极为0.55,PEDOT/G电极为1.22;血球计数板计数,PEDOT/G电极阳极液是5.55×1010个,阳极板是2.89×108个,G电极阳极液是4.31×1010个,阳极板是2.78×108个。PEDOT/CP电极和CP电极,起始浓度OD600为0.3-0.4,MFC运行结束后,CP电极为0.769,PEDOT/CP电极为0.896;血球计数板计数,PEDOT/CP电极阳极液是5.1×109个,阳极板是6.96×107个,CP电极阳极液是4.2×109个,阳极板是5.14×107个。阳极电阻和电容分析表明,阳极电阻降低,阳极电容增加,产电性能提高。PEDOT/G电极阳极电阻从将近8100 Ω降到135 Ω左右,G电极电阻从近19000 Ω降到2300 Ω左右;阳极电容,PEDOT/G电极从28 mF增长到71.5 mF,G电极从7.7 mF增长到16.4 mF。PEDOT/CP电极电阻从827 Ω降到255Ω,CP电极从12240 Ω降到470Ω 阳极电容,PEDOT/CP电极从53.4 mF上升到112.8 mF,CP 电极从 0.18 mF 左右上升到 14.5 mF。PEDOT/G 和 PEDOT/CP 电极阳极电阻都小于对应G和CP电极,阳极电容大于G和CP电极。所以,PEDOT/G的MFC和PEDOT/CP的MFC的产电性能优于分别G和CP作为电极的 MFC。