[實用新型]一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極

有效

• 申請號: 201520961029.6
• 申請日: 2015-11-28
• 公開（公告）號: CN205231175U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 曾麗
• 申請（專利權）人: 成都九十度工業產品設計有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M2/10;H01M8/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

1.一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極，其特征在于：所述表面鈦／氮摻雜介孔 石墨烯氣凝膠電極由三維網狀多孔結構組成，所述孔徑大小為9μm；所述表面鈦／氮摻雜介 孔石墨烯氣凝膠電極具有親水性表面層。

2.如權利要求1所述的一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極，其特征在于：該電 極應用于基于對氧化三甲胺介質的微生物燃料電池，所述基于對氧化三甲胺介質的微生物 燃料電池包括設置在外殼（11）內的反應器（1）和設置在外殼（11）外的電池正極（8）和電池 負極（9），所述電池正極（8）的底部連接于反應器（1）的一端；所述電池負極（9）的底部連接 于反應器（1）的另一端；所述反應器（1）包括密封殼（6）和設置在密封殼（6）內的陽極（2）和 陰極（3），所述陽極（2）和陰極（3）表面附著有微生物（4），所述陽極（2）與陰極（3）之間設有 離子交換膜（7），所述陽極（2）與電池正極（8）相連，所述陰極（3）與電池負極（9）相連，所述 密封殼（6）內充滿介質（5）；所述外殼（11）與密封殼（6）之間充滿填充介質（12）；所述陽極 （2）為表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠，所述陰極（3）為VO₂/S-AC泡沫鎳空氣陰極；所述微 生物（4）為腐敗希瓦氏菌，所述介質（5）為對氧化三甲胺。

3.如權利要求2所述的一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極，其特征在于：所述 電池正極（8）和電池負極（9）之間設有絕緣阻燃層（10），所述絕緣阻燃層（10）覆于密封殼 （6）上表面；所述外殼（11）的底部設有介質交換器（13），所述介質交換器（13）通過通道（14） 與密封殼（6）內部相連通。

4.如權利要求3所述的一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極，其特征在于：離子 膜交換膜（7）包括全氟磺酸質子膜一，全氟磺酸質子膜一的下層覆蓋有二氧化硅層，二氧化 硅的下層覆蓋有全氟磺酸質子膜二；二氧化硅層的厚度為450nm，全氟磺酸質子膜一表面覆 有鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯層，全氟磺酸質子膜二表面覆有藻酸雙酯鈉層。

5.如權利要求4所述的一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極，其特征在于：所述 VO₂/S-AC泡沫鎳空氣陰極表面的VO₂/S-AC層呈納米薄片狀，所述VO₂/S-AC層的厚度為 300nm，所述VO₂/S-AC泡沫鎳空氣陰極表面的聚二甲基硅氧烷與炭黑的負載量為6.25mg/cm²和1.56mg/cm²。

6.一種應用如權利要求5所述的一種表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠電極的基于對 氧化三甲胺介質的微生物燃料電池，其特征在于：包括設置在外殼（11）內的反應器（1）和設 置在外殼（11）外的電池正極（8）和電池負極（9），所述電池正極（8）的底部連接于反應器（1） 的一端；所述電池負極（9）的底部連接于反應器（1）的另一端；所述反應器（1）包括密封殼 （6）和設置在密封殼（6）內的陽極（2）和陰極（3），所述陽極（2）和陰極（3）表面附著有微生物 （4），所述陽極（2）與陰極（3）之間設有離子交換膜（7），所述陽極（2）與電池正極（8）相連，所 述陰極（3）與電池負極（9）相連，所述密封殼（6）內充滿介質（5）；所述外殼（11）與密封殼（6） 之間充滿填充介質（12）；所述陽極（2）為表面鈦／氮摻雜介孔石墨烯氣凝膠，所述陰極（3）為 VO₂/S-AC泡沫鎳空氣陰極；所述微生物（4）為腐敗希瓦氏菌，所述介質（5）為對氧化三甲胺； 所述電池正極（8）和電池負極（9）之間設有絕緣阻燃層（10），所述絕緣阻燃層（10）覆于密封 殼（6）上表面；所述外殼（11）的底部設有介質交換器（13），所述介質交換器（13）通過通道 （14）與密封殼（6）內部相連通。