基于不同生物质衍生生物炭改性阳极的航空燃油污染土壤微生物燃料电池性能研究

《BioEnergy Research》：Study on the Performance of Microbial Fuel Cells in Aviation oil Contaminated Soil by Different Biomass-Derived Biochar-Modified Anodes

　　# 摘要本研究表明，以花生壳生物炭（PSB）、玉米秸秆生物炭（CSB）和猪粪生物炭（PMB）为原材料，采用溶液浸渍-高温热解复合工艺制备了三种高性能生物炭改性碳毡电极，分别为花生壳生物炭改性碳毡电极（PS-CF）、玉米秸秆生物炭改性碳毡电极（CS-CF）和猪粪生物炭改性碳毡电极（PM-CF）。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和热重分析对实验材料进行了表征。结果表明，生物炭成功负载并获得了三维多孔结构，富含–OH和–COO–等含氧官能团，材料热稳定性良好，为提升微生物燃料电池（MFCs）性能奠定了材料基础。在MFC性能测试中，所有改性电极均优于未改性碳毡（CF）。其中CS-CF的MFC性能尤为突出：启动时间比CF缩短44.9小时，最大输出电压达到153.2 mV，最大功率密度为11.9 mW/m3，是CF组的2.01倍。同时，航油去除率与输出电压呈正相关，CS-CF组的航油去除率最高，达到26.23%。本研究证实，生物炭改性可以通过优化电极的微结构和表面化学性质，协同提升MFC的发电性能和污染物降解效率，为航油污染土壤等环境修复应用提供了潜在的电极材料和技术路径。