用于海水微生物燃料电池原位监测的新型伏安式pH传感器

摘要

微生物燃料电池在生物电产生和生物修复方面应用前景广阔，其工作过程对酸碱度变化十分敏感。因此，在线pH监测对于优化微生物燃料电池的性能至关重要，现有的pH计难以满足这一特殊需求。设计了一种基于电化学原位合成石墨烯修饰丝网印刷电极的新型伏安式pH传感器。通过表面偶联氢键载体茜素番红花醇SE,可在pH4.0～9.0的范围内实现良好的pH传感线性度，灵敏度每pH单位的电极电位变化达70.7 mV。读数周期可控制在15 s内。该研究成功演示了在利用近海活性污泥构建的海水基微生物燃料电池中的原位长时pH动态监测，并获得理想结果。特别地，通过氢键载体的掺杂提高了石墨烯界面上的质子扩散速率，从而实现了伏安式pH传感器性能的改善。同时，研究发现该策略在参比系统的改进方面存在巨大空间，有望进一步改善该技术的长时传感性能。该方法为微生物燃料电池的未来开发提供了一种长时原位在线pH监测的新思路。

关键词

微生物燃料电池 / 海洋环境监测 / 伏安式pH传感器 / 原位连续监测

基金资助

山东省重点研发计划(2023ZLYS01); 国家重点研发计划(2022YFC3104200); 齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合试点工程重大创新专项项目(2023HYZX01)