微生物燃料电池碳基阳极材料的研究进展

摘要

微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)是一种绿色能源技术,通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能,具有清洁环境和产电的双重优势,为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会,在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景.然而,目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用,其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所,与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关,是影响电池性能和运行成本的关键因素.碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点,被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料,得到了广泛的研究和关注.本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法,并对提高产电性能的机理进行论述.最后对碳基电极材料进行展望,以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导.