微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术，通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能，具有清洁环境和产电的双重优势，为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会，在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而，目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用，其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所，与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关，是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点，被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料，得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法，并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望，以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导

采用碳酸盐共沉淀工艺,通过控制结晶合成了显微形貌呈现较大差异的Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2样品,并对样品进行了X射线衍射、高分辨透射电镜、场发射扫描电镜分析以及恒电流充放电和交流阻抗测试.合成的Li[[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料均具有良好的结晶度,可标定为α-NaFeO2结构(空间群R3m).其中,具有一次颗粒沿六方棱柱长轴方向形成\簇形\团聚的材料比其他样品具有优异的倍率性能,在电压范围为2.5-4.8V,倍率分别为0.5C、1.0C和3.0C时,Li[[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料首次放电比容量分别达到205.4、195.5和158.5mA.h·g-1,100次循环后放电比容量保持在203.5、187.2和151.2mA·h·g-1,容量保持率分别为99%、96%和95%.Li[[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料特殊的颗粒团聚状态降低了界面的电荷转移阻抗,材料的倍率性能显著提高.同时,文中对Li[[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料在不同截止电压下的电化学性能进行了对比分析

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯（MnO/rGO）复合材料，并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下，MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量，且在充放电循环160圈后，其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示，循环225圈后，在2.0 A·g-1的电流密度下，其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析，发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰（p-MnO）更容易出现高价态的锰，可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质，有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300 μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强

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采用含稀土Ce盐的化学溶液浸泡工艺在石墨纤维增强铝基(Gr/Al)复合材料表面制备无毒、无污染稀土耐蚀膜层,并对不同时间稀土Ce盐在Gr/Al复合材料表面的成膜情况进行研究.铝基体和石墨纤维表面均覆盖稀土膜层,此类稀土膜呈现\干泥\状,覆盖于Gr/Al复合材料表面.EDS面扫描结果表明:Al、O、C、Si、Ce和Mg是组成膜的主要元素;成膜30 min,稀土Ce质量分数达14.44%;成膜120 min,稀土Ce质量分数增加到47.48%.通过对其成膜过程进行研究,提出了膜层微裂纹的形成机制,其电化学成膜机理符合\微阴极成膜机理\.由于稀土转化膜的存在,腐蚀过程中析氢和吸氧反应均受到抑制,同时还抑制阳极反应的发生

为获得一种锌电积用低成本、低析氧电位和高催化活性的阳极，在铝棒表面通过挤压复合技术包覆Pb-0.2% Ag合金得到Al棒Pb-0.2% Ag阳极.在含氟的硫酸溶液中，通过阳极氧化在Pb-0.2% Ag合金和Al棒Pb-0.2% Ag合金阳极表面形成具有高催化性能的膜层，采用显微图像分析仪和数显显微硬度计表征了膜层的厚度及硬度，并通过电子拉伸试验对比了两种阳极的极限抗拉强度.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安法、阳极极化和交流阻抗法等技术手段研究了Al棒Pb-0.2% Ag与Pb-0.2% Ag阳极表面氧化膜层的物相、形貌以及电化学性能.结果表明：Al棒Pb-0.2% Ag阳极相比Pb-0.2% Ag阳极表面易生成致密较厚的氧化膜层，且膜层硬度提升了41.64%，其氧化膜层主要物相均为电催化活性良好的β-PbO2.新型阳极的极限抗拉强度是传统阳极的1.3倍，大大改善了阳极材料的机械性能.阳极极化曲线数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极在电积锌体系中具有较低的析氧电位(1.35 V vs MSE，500 A·m-2)和较高的交换电流密度(7.079×10-5 A·m-2).循环伏安曲线和交流阻抗数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极具有较高的电催化活性、较大的表面粗糙度和较小的电荷传质电阻.在电积锌实验中，栅栏型Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极相比传统Pb-0.2% Ag阳极平均槽电压下降了75 mV，而且大大减少了阳极泥的产生

采用电化学测试手段(开路电位、交流阻抗谱及动电位极化曲线测试), 结合接触角测试及体视显微镜微观形貌观察探究在80 g·L-1 NaCl溶液中拉应力对L80-13Cr马氏体不锈钢钝化膜溶解与再修复机制的影响.结果表明, 拉应力大小与L80-13Cr的钝化特性存在正相关关系.随着外加拉应力的增大, L80-13Cr马氏体不锈钢的开路电位负移, 电子转移电阻减小, 线性极化电阻减小, 反应速率随着拉应力的增大而增大.而L80-13Cr马氏体不锈钢在高电位下再钝化形成的钝化区会缩短, 自腐蚀电位降低, 维钝电流密度增加.接触角测试和体视显微镜微观形貌观察发现, 拉应力使得表面接触角减小, 不锈钢表面容易发生点蚀.外加拉应力使得L80-13Cr马氏体不锈钢的表面能增加, 促进钝化膜的溶解, 并且抑制钝化膜的再生, 导致材料耐蚀性降低

油气工业中溴盐完井液的使用极易导致油套管腐蚀失效的发生, 尤其是局部腐蚀风险.针对这一问题, 采用高温高压腐蚀模拟试验、扫描电镜观察与分析、电化学测试等试验研究方法, 研究了高温高压环境下不同浓度溴盐溶液对普通13Cr和超级13Cr两种典型油套管材腐蚀行为的影响.结果表明: 从平均腐蚀速率来看, 两种13Cr管材在三种浓度溴盐溶液中均表现出较好的耐蚀性能, 属于轻度或中度腐蚀, 但从局部腐蚀速率来看, 两种材料均达到严重或极严重腐蚀; 随着溴盐浓度的提高, 普通13Cr的自腐蚀电位和点蚀电位均明显负移, 对应材料的平均腐蚀速率和局部腐蚀速率均明显上升, 而超级13Cr仅点蚀电位明显负移, 自腐蚀电位则相对稳定, 对应其平均腐蚀速率变化幅度较小, 局部腐蚀速率则明显上升, 这说明相比普通13Cr, 超级13Cr对溴盐溶液具有更强的整体耐受能力, 但局部腐蚀敏感性仍然较高; 激光共聚焦(LSCM)三维表征结果表明, 在高质量浓度溴盐溶液(1.40 g·cm-3)中, 不论是普通13Cr还是超级13Cr都有明显的点蚀倾向, 这主要与溶液中高浓度的侵蚀性阴离子Br-有关, 相比于普通13Cr, 超级13Cr的点蚀敏感性相对较低, 但其点蚀风险仍不可忽视

借助有机涂层预应变施加方法，跟踪观察户内加速试验过程中受到外加应变的航空有机涂层表面形貌变化，利用环境扫描电子显微镜进行显微组织表征，利用电化学阻抗谱进行特定频率的阻抗模值分析，进而综合研究航空有机涂层在外加应变和热带海洋大气环境耦合作用下的损伤规律和失效模型.研究发现，外加拉应变导致有机涂层的防护性能下降，外加拉应变水平越高，有机涂层损伤越严重，防护性能下降越多.进行户内加速试验过程中，受到外加拉应变的涂层防护性能进一步下降，外加拉应变越大，下降越快.受外加拉应变的涂层防护性能下降的原因是相应的应力水平超过有机涂层材料的断裂强度，从而在涂层内部形成微裂纹，构成外界溶液到达有机涂层/合金界面的通道.受到外加压应变后，有机涂层的防护性能不发生明显变化.进行户内加速试验过程中，受到外加压应变的涂层防护性能缓慢丧失，受到外加压应变水平越高，涂层防护性能下降越缓慢