| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第17-38页 |
| 1.1 课题背景 | 第17-18页 |
| 1.1.1 课题来源 | 第17页 |
| 1.1.2 课题背景 | 第17-18页 |
| 1.2 我国水体污染现状和处理方式 | 第18-20页 |
| 1.2.1 我国水体环境污染现状 | 第18-19页 |
| 1.2.2 污水处理的基本方法和原理 | 第19页 |
| 1.2.3 污水中能源与资源的回收 | 第19-20页 |
| 1.3 微生物燃料电池的原理和特点 | 第20-26页 |
| 1.3.1 微生物燃料电池的定义 | 第20-21页 |
| 1.3.2 微生物燃料电池的原理 | 第21-23页 |
| 1.3.3 微生物燃料电池的特点 | 第23-24页 |
| 1.3.4 研究中遇到的关键问题 | 第24-26页 |
| 1.4 微生物燃料电池的研究现状 | 第26-35页 |
| 1.4.1 微生物燃料电池的阳极材料研究现状 | 第26-31页 |
| 1.4.2 微生物燃料电池的阴极材料研究现状 | 第31页 |
| 1.4.3 微生物燃料电池间隔材料的研究现状 | 第31-32页 |
| 1.4.4 微生物燃料电池构型与底物的研究现状 | 第32-35页 |
| 1.4.5 堆栈式微生物燃料电池的研究现状 | 第35页 |
| 1.5 研究内容与技术路线 | 第35-38页 |
| 1.5.1 研究内容 | 第35-37页 |
| 1.5.2 技术路线 | 第37-38页 |
| 第2章 实验材料与方法 | 第38-53页 |
| 2.1 电极制作和反应器构建 | 第38-43页 |
| 2.1.1 阳极材料及预处理方法 | 第38-39页 |
| 2.1.2 空气阴极的制作方法 | 第39页 |
| 2.1.3 阴极垫片材料 | 第39-40页 |
| 2.1.4 微生物燃料电池反应器的构建 | 第40-42页 |
| 2.1.5 微生物燃料电池反应器的启动与运行 | 第42-43页 |
| 2.2 微生物燃料电池性能测试方法 | 第43-47页 |
| 2.2.1 输出电压与电流 | 第43-44页 |
| 2.2.2 最大输出功率的三种测定方法 | 第44-46页 |
| 2.2.3 库仑效率 | 第46页 |
| 2.2.4 最大输出电压拟合 | 第46-47页 |
| 2.3 水样中污染物检测 | 第47页 |
| 2.3.1 化学需氧量 | 第47页 |
| 2.3.2 总氮和总有机碳 | 第47页 |
| 2.4 电化学性能检测 | 第47-50页 |
| 2.4.1 电化学阻抗谱 | 第47-48页 |
| 2.4.2 线性扫描伏安与循环伏安 | 第48-49页 |
| 2.4.3 用电压响应测量电容 | 第49-50页 |
| 2.5 电极材料分析测试 | 第50-51页 |
| 2.5.1 X射线光电子能谱分析 | 第50-51页 |
| 2.5.2 热重分析 | 第51页 |
| 2.5.3 碳刷纤维面积及碳刷单位体积面积计算 | 第51页 |
| 2.6 生物群落分析 | 第51-53页 |
| 第3章 碳刷阳极预处理对产电效果的影响及其机理分析 | 第53-73页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 酸热预处理对碳刷阳极的影响 | 第53-57页 |
| 3.2.1 使用酸处理和热处理碳刷阳极的电池性能 | 第53-54页 |
| 3.2.2 碳纤维的X射线光电电子扫描全谱 | 第54-55页 |
| 3.2.3 不同预处理碳刷XPS分峰结果 | 第55-57页 |
| 3.3 使用不同温度热处理的阳极对反应器性能的影响 | 第57-63页 |
| 3.3.1 不同阳极处理温度的选择 | 第57-59页 |
| 3.3.2 不同温度预处理阳极在反应器中的功率输出 | 第59-63页 |
| 3.3.3 库仑效率 | 第63页 |
| 3.4 不同温度预处理阳极的表面环境分析 | 第63-69页 |
| 3.4.1 阳极经不同温度预处理后表面环境分析 | 第64-68页 |
| 3.4.2 阳极在反应器中使用后表面环境分析 | 第68-69页 |
| 3.5 电极表面微生物群落分析 | 第69-71页 |
| 3.6 本章小结 | 第71-73页 |
| 第4章 高电容材料作为微生物燃料电池阴极的使用及电容对产电的影响 | 第73-91页 |
| 4.1 引言 | 第73页 |
| 4.2 使用片状电容材料做阴极的微生物燃料电池的性能 | 第73-75页 |
| 4.2.1 输出电压 | 第73-74页 |
| 4.2.2 最大功率密度 | 第74-75页 |
| 4.3 片状高电容阴极的电容比较 | 第75-80页 |
| 4.3.1 电化学阻抗谱电容测定 | 第75-76页 |
| 4.3.2 循环伏安法电容测定 | 第76-78页 |
| 4.3.3 电压反馈拟合法电容测定 | 第78-80页 |
| 4.4 使用高电容碳粉做阴极催化剂的微生物燃料电池性能 | 第80-85页 |
| 4.4.1 三种碳粉的最大功率 | 第80-81页 |
| 4.4.2 不同质量高电容碳粉的最大功率 | 第81-82页 |
| 4.4.3 高电容碳粉与铂碳混合的催化效果 | 第82-85页 |
| 4.5 高电容阴极与铂碳阴极的对比 | 第85-89页 |
| 4.5.1 隔绝氧气时电池产电性能对比 | 第85-87页 |
| 4.5.2 高电容阴极与铂碳阴极的氧还原机理 | 第87-89页 |
| 4.5.3 高电容阴极与铂碳阴极的成本分析 | 第89页 |
| 4.6 本章小结 | 第89-91页 |
| 第5章 阴极垫片在堆栈反应器中的使用及其对电池性能的影响 | 第91-105页 |
| 5.1 引言 | 第91页 |
| 5.2 阴极垫片的设计与选择 | 第91-93页 |
| 5.2.1 阴极垫片的设计 | 第91-93页 |
| 5.2.2 阴极垫片的选择和使用方式 | 第93页 |
| 5.3 垫片对铂碳阴极产电效果的影响 | 第93-97页 |
| 5.3.1 使用阴极垫片前后的最大功率 | 第94-95页 |
| 5.3.2 使用不同厚度垫片的最大功率 | 第95-96页 |
| 5.3.3 库仑效率 | 第96-97页 |
| 5.4 空气阴极所需氧气计算 | 第97-100页 |
| 5.4.1 使用不同垫片时的输出电压 | 第97-98页 |
| 5.4.2 电流密度与氧气消耗速率的关系 | 第98-100页 |
| 5.5 垫片在高电容片状阴极反应器之间的使用 | 第100-103页 |
| 5.5.1 水损失的降低 | 第100-101页 |
| 5.5.2 反应器性能 | 第101-103页 |
| 5.6 本章小结 | 第103-105页 |
| 第6章 紧凑堆栈微生物燃料电池反应器的性能 | 第105-120页 |
| 6.1 引言 | 第105页 |
| 6.2 堆栈反应器的构建 | 第105-109页 |
| 6.2.1 堆栈反应器的启动电压 | 第105-107页 |
| 6.2.2 堆栈反应器的最大功率密度 | 第107-109页 |
| 6.3 氨基酸底物在单室反应器中的产电性能 | 第109-116页 |
| 6.3.1 氨基酸作为底物的输出电压和最大功率 | 第110-113页 |
| 6.3.2 总碳氮、COD去除与库仑效率 | 第113-114页 |
| 6.3.3 最大输出电压拟合 | 第114-116页 |
| 6.4 以氨基酸为底物的紧凑堆栈反应器的性能 | 第116-118页 |
| 6.4.1 丝氨酸为底物的驯化电压 | 第116页 |
| 6.4.2 最大功率密度 | 第116-118页 |
| 6.4.3 库仑效率 | 第118页 |
| 6.5 紧凑堆栈构型反应器成本及总体积的降低 | 第118页 |
| 6.6 本章小结 | 第118-120页 |
| 结论 | 第120-122页 |
| 参考文献 | 第122-136页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第136-138页 |
| 致谢 | 第138-139页 |
| 个人简历 | 第139页 |
