四氧化三钴/石墨复合改性阳极对海底沉积物微生物燃料电池电化学性能的影响

张皓爽¹，周长阳²，郭满¹，刘志²，姬泓巍¹，宰学荣¹，付玉彬²

1. 中国海洋大学化学化工学院2. 中国海洋大学材料科学与工程研究院

摘 要：首次将四氧化三钴/石墨（Co₃O₄/G）复合材料用于海底沉积物微生物燃料电池（MSMFCs）阳极改性,并对阳极电化学性能和电池性能进行研究。结果表明,Co3O4/G复合改性阳极表面的微生物附着数量是空白组的6.1倍;其氧化还原电化学活性和电容特性分别是空白组的16.2倍和31.0倍;交换电流密度达到1.366×10-3m A·cm-2,电子转移动力学活性是空白组的215.6倍,且其抗极化能力最强;电荷转移电阻降至空白组的2/5,并且双电层电容和生物膜电容均得到增加;其组成电池的功率密度为735.1 m W/m2,是空白组电池的4.6倍。机理分析表明,Co₃O₄和石墨的协同作用使复合改性阳极的电容性能和电子转移速率得到提高。

关键词：海底沉积物微生物燃料电池;Co3O4/G复合材料;电子转移动力学;电化学性能;