微生物燃料电池阳极修饰及在废水处理中的应用研究的任务书.docx

微生物燃料电池阳极修饰及在废水处理中的应用研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着人口的增加、工业化进程的加速和生活水平的提高，废水污染日益威胁着人类的生存环境，如何高效、低成本地处理废水成为当前亟待解决的问题。微生物燃料电池是一种能够将有机物质直接转化为电能的新型生物电化学系统，其通过微生物的代谢过程将有机物质氧化成为电子和质子，通过阳极与阴极之间的电子传输来产生电能，是一种绿色环保的废水处理技术。然而，阳极表面的修饰对微生物燃料电池的性能有着至关重要的影响，需要通过改善阳极表面的材料和结构来提高电流密度和微生物对阳极的附着能力，从而提高微生物燃料电池的效率和实用性。
二、研究目的
1.研究微生物燃料电池阳极表面的修饰方法，探索适合微生物附着的材料和结构。
2.结合微生物附着能力和电化学性质，设计和制备出具有高电流密度和稳定性的阳极材料。
3.研究微生物燃料电池在废水处理中的应用，评估其处理效果和经济性。
三、研究内容
1.文献综述：对微生物燃料电池的原理、机理和应用进行深入的文献研究和分析。
2.阳极表面修饰：通过各种材料和结构的修饰方法，改善阳极表面的性能，提高其微生物附着能力和电化学性质。
3.阳极性能测试：通过循环伏安法、电化学阻抗法等技术测试阳极的电化学性质，并评估其电流密度和稳定性。
4.废水处理实验：通过微生物燃料电池处理模拟废水，研究其废水处理效果和经济性，评估微生物燃料电池在废水处理中的潜在应用价值。
四、研究方法
1.文献综述研究法：收集并阅读相关文献，了解微生物燃料电池的原理、机理和应用情况。
2.实验室测试法：制备不同材料和结构的阳极，并通过循环伏安法、电化学阻抗法等实验室测试技术评估其性质和性能。
3.废水处理实验：通过较为简单的模拟废水处理实验研究微生物燃料电池在废水处理中的效果以及经济性。
五、研究预期成果
1.新型微生物燃料电池阳极修饰方法：通过综合比较不同材料和结构的表面特性，提出适用于微生物燃料电池的阳极表面修饰方法的方案。
2.具有高电流密度和稳定性的阳极材料的开发：设计和制备出具有高电流密度和稳定性的阳极材料，为微生物燃料电池的成熟应用提供了一个重要的技术支撑。
3.微生物燃料电池在废水处理中的应用：评估微生物燃料电池在模拟废水处理中的实际效果和经济性表现，从而为微生物燃料电池实际应用提供参考和依据。
六、研究计划安排
第一年：文献综述；设计和制备不同材料和结构的微生物燃料电池阳极；测试阳极的电化学性质和电流密度。
第二年：进一步优化阳极结构和性能；开展微生物附着能力的研究和探讨；进一步测试阳极的稳定性和性能。
第三年：开展废水处理实验；评估微生物燃料电池在废水处理中的效果和经济性表现；完善研究报告和论文的撰写。
七、参考文献
1.KimBH,etal.Electricitygenerationbymicrobialfuelcellusingsoilasanelectron-capturingelectrode[J].ApplMicrobiolBiotechnol,2003,63(6):649-654.
2.KielyPD,etal.Theinfluenceofbiocatalystandsolid-phasepropertiesontheperformanceofmicrobialfuelcells[J].ChemSusChem,2011,4(3):334-352.
3.LoganBE,etal.Engineeringchallengesofmicrobialfuelcells[J].BiotechnolBioeng,2006,97(2):281-288.
4.RosenbaumMA,etal.Microbialfuelcells—anoverviewandfutureperspectives[J].FutureMicrobiol,2010,5(9):1439-1456.