[發(fā)明專利]一種微生物燃料電池的空氣陰極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310498366.1
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103490073A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王旭;黃種買
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

1.一種微生物燃料電池空氣陰極，其特征在于，由保護(hù)層，催化層和擴(kuò)散層組合而成，所述保護(hù)層覆蓋于催化層表面，為惰性高分子材料或具有離子傳導(dǎo)能力的高分子材料由靜電紡絲技術(shù)制備成的具有微孔結(jié)構(gòu)的薄層，微孔結(jié)構(gòu)薄層的孔隙尺寸為200nm～10000nm，孔隙率為80%以上，纖維直徑為100nm～1500nm，保護(hù)層厚度為1μm～50μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物燃料電池空氣陰極，其特征在于，所述保護(hù)層為惰性高分子材料或具有離子傳導(dǎo)能力的高分子材料與抗菌材料復(fù)合后由靜電紡絲技術(shù)制備成的具有微孔結(jié)構(gòu)的薄層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物燃料電池空氣陰極，其特征在于，所述靜電紡絲技術(shù)包括溶液靜電紡絲或熔融靜電紡絲。

4.權(quán)利要求1所述的微生物燃料電池空氣陰極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)??首先將碳布擴(kuò)散層置于靜電紡絲裝置的聚四氟乙烯接收板上，接收板與噴頭距離為15cm；

2)??將氧還原催化劑與催化劑粘合劑混合超聲，制成催化劑墨水，將墨水輸入靜電紡絲裝置的針筒內(nèi)，控制針頭的移動軌跡在電極范圍內(nèi)進(jìn)行紡絲，施加直流電壓15kV，催化劑墨水的供給速率為2mL/h；達(dá)到目標(biāo)催化劑擔(dān)量即停止，烘干；

3)??將制備的帶有催化層的碳布置于靜電紡絲裝置的聚四氟乙烯接收板上，將惰性高分子材料或具有離子傳導(dǎo)能力的高分子材料溶于有機(jī)溶劑制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0wt%溶液為保護(hù)層墨水，輸入靜電紡絲裝置的針筒內(nèi)，通過控制針頭的移動軌跡在電極范圍內(nèi)進(jìn)行紡絲，施加電壓為25kV，保護(hù)層墨水的供給速率為2mL/h；達(dá)到目標(biāo)擔(dān)量即停止，烘干。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物燃料電池空氣陰極的制備方法，其特征在于，所述的保護(hù)層墨水中還含有抗菌材料，為高分子材料重量的1~10%。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物燃料電池空氣陰極的制備方法，其特征在于，所述的抗菌材料包括納米銀顆粒、溶菌酶或電氣石。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物燃料電池空氣陰極的制備方法，其特征在于，所述的惰性高分子材料是尼龍類或聚砜類。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物燃料電池空氣陰極的制備方法，其特征在于，所述的具有離子傳導(dǎo)能力的高分子材料為磺化陽離子材料或季銨化陰離子交換材料。