陶虎春 孙立红 李金波 李金龙



聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料的制备及其在微生物燃料电池中的应用研究

陶虎春†孙立红 李金波 李金龙

北京大学深圳研究生院环境与能源学院, 深圳市重金属污染控制与资源化重点实验室, 深圳 518055; † E-mail: taohc@pkusz.edu.cn

用原位化学氧化聚合的方法合成聚苯胺/气相生长的碳纤维的复合材料, 采用 SEM, FTIR 和 TGA 对聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料的微观形貌、结构和热稳定性进行测定。SEM 结果显示, 聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料属于纳米级别, 形貌与气相生长的碳纤维类似, 推测苯胺的聚合作用发生在碳纤维的表面。FTIR 结果显示聚苯胺与复合材料具有相似的图谱, 进一步证实聚合作用发生在碳材料的表面, 聚合过程中未产生新的键合作用。将复合材料作为阴极催化剂修饰到碳布的基底电极上, 修饰量为5 mg/cm2, 结果表明复合材料修饰的微生物燃料电池的功率密度最大值为299 mW/m2, 比未修饰的燃料电池提高6.5倍。电化学阻抗谱图较好地符合Nyquist模型, 并给出等效电路图。聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料可以作为一种廉价且性能优良的阴极氧气还原反应催化剂。

聚苯胺; 气相生长的碳纤维; 复合材料; 阴极催化剂; 微生物燃料电池

微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)是一种具有广阔应用前景的技术, 可以同时实现污水处理与电能输出的目的。但是, MFC技术仍存在很多问题, 例如功率密度较小、电压输出较低等。在双室的 MFC 中, 阴极多采用氧气作为电子受体。……