微生物燃料电池(MFC)在同时处理废水和产电方面具有极大潜力,但开发成本低、效率高的碳基阴极替代Pt/C用于氧还原反应(ORR)仍具有挑战性。
近日,上海交通大学
沈国清
/
陈钦程
团队在国际环境科学与生态学权威期刊
Water Research
发表最新研究成果,
首次提出了一种利用沼渣改性生物炭制备微生物燃料电池空气阴极并同步实现废水治理和能源产出技术
。该论文以生态学博士生
刘焕然
为论文第一作者,
沈国清
研究员和
陈钦程
长聘教轨副教授为共同通讯作者。
三、研究内容:
论文通过层级锚定策略成功合成Fe-SA/NBC改性沼渣生物炭(BC),通过形貌和结构分析以及电化学性能测试,对Fe-SA/NBC作为氧化还原催化剂的潜力进行了充分评价。研究表明,较高的动力学电流密度与电化学活性面积促进了其ORR性能。进一步地,MFC实验验证了Fe-SA/NBC在功率密度、周期数和污染物降解能力等方面均优于商用Pt/C阴极。
该研究不仅提供了一种水体绿色修复技术,并为生产高性能生物炭用于微生物燃料电池提供了新途径。
研究得到上海市科委碳达峰碳中和专项、国家自然科学基金、上海市农委科技创新项目和上海市自然科学基金项目的资助。
Authors:
Huanran Liu, Qinyan Yang, Chen Wang, Yang Wu, Li Liu, Guoqing Shen
*, and Qincheng Chen
*
Title:
Single-atom Fe-decorated N-doped porous carbon from waste biomass as a high-performance air-cathode for wastewater treatment in microbial fuel cells
Published in:
Water Research
,
doi:
10.1016/j.watres.2025.123518
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