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太阳能电池在微生物燃料电池中的光电催化性能研究

陈钊 丁竑瑞 陈伟华 李艳 张国义 鲁安怀 胡晓东

太阳能电池在微生物燃料电池中的光电催化性能研究

陈钊, 丁竑瑞, 陈伟华, 李艳, 张国义, 鲁安怀, 胡晓东
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  • 微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能并可同时降解废水的一种装置. 本文针对目前MFC输出功率密度小、 工作效率低等缺点, 提出了利用半导体光催化和微生物催化协同作用构建新型MFC体系的设想, 即将半导体太阳能电池串入MFC体系, 组成"光电池-微生物电池"新型电池体系. 实验结果表明, 在光照的作用下, 新型MFC 体系的开路电压、短路电流和最大输出功率密度, 与普通MFC体系相比, 均有了明显的提高. 光电催化作用的引入, 有效地改善了MFC体系阴极的接受电子的能力, 使阳极提供电子的能力得到最大限度的发挥, 既给MFC体系的运转提供了一部分动力, 也为MFC体系提高污染物的降解速率提供了基础. 此项研究对解决能源危机和环境污染具有重要意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51102003)、教育部博士点基金(批准号: 20100001120014)和国家重点基础研究发展计划项目(批准号: 2007CB815600)资助的课题.
    [1]

    Ark D H, Zeikus J G 2000 Applied and Environmental Microbiology 66 1292

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    Logan B, Hamelers B, Rozendal R 2006 Environ. Sci. Technol. 40 5181

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    Gratzel M 2001 Nature 414 338

    [4]

    Stathatos E, Chen Y J, Dionysiou D D 2008 Solar Energy Materials and Solar Cells 92 1358

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    Zhang D S, Yoshida T, Oekerma T, Furuta K, Minoura H 2006 Adv. Funct. Mater 16 1228

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    Gratzel M 2003 Nature 421 586

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    Andrew Mills, Stephen Le Hunte 1997 J. Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 108 1

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    Ding H R, Li Y, Lu A H 2009 Bioresource Technology 101 3500

    [11]

    Qian F, Wang G M, Li Y 2010 Nano. Lett. 10 4686

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    Li Y, Lu A H, Ding H R 2009 Electrochemistry Communications 11 1496

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    Lu A H, Li Y, Song J 2010 Energy. Fuels. 24 1184

    [14]

    Zou J J, Chang B K 2006 Opt. Eng. 45 054001

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    Zou J J, Chang B K, Yang Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2992 (in Chinese) [邹继军, 常本康, 杨智 2007 物理学报 56 2992]

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    Yang Z, Zou J J, Chang B K 2010 Acta Phys. Sin. 59 4290 (in Chinese) [杨智, 邹继军, 常本康 2010 物理学报 59 42902]

    [17]

    Zou J J, Chang B K, Yang Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 6109 (in Chinese) [邹继军, 常本康, 杨智 2007 物理学报 56 6109]

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  • [1] 方文玉, 张鹏程, 赵军, 康文斌. H, F修饰单层GeTe的电子结构与光催化性质. 物理学报, 2020, 69(5): 056301. doi: 10.7498/aps.69.20191391
    [2] 梁琦, 王如志, 杨孟骐, 王长昊, 刘金伟. Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191923
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-20
  • 修回日期:  2012-07-02
  • 刊出日期:  2012-12-20

太阳能电池在微生物燃料电池中的光电催化性能研究

  • 1. 北京大学物理学院, 人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871;
  • 2. 北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京 100871
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51102003)、教育部博士点基金(批准号: 20100001120014)和国家重点基础研究发展计划项目(批准号: 2007CB815600)资助的课题.

摘要: 微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能并可同时降解废水的一种装置. 本文针对目前MFC输出功率密度小、 工作效率低等缺点, 提出了利用半导体光催化和微生物催化协同作用构建新型MFC体系的设想, 即将半导体太阳能电池串入MFC体系, 组成"光电池-微生物电池"新型电池体系. 实验结果表明, 在光照的作用下, 新型MFC 体系的开路电压、短路电流和最大输出功率密度, 与普通MFC体系相比, 均有了明显的提高. 光电催化作用的引入, 有效地改善了MFC体系阴极的接受电子的能力, 使阳极提供电子的能力得到最大限度的发挥, 既给MFC体系的运转提供了一部分动力, 也为MFC体系提高污染物的降解速率提供了基础. 此项研究对解决能源危机和环境污染具有重要意义.

English Abstract

参考文献 (17)

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