[發明專利]一種利用農業廢棄物制備MFC電極材料及其電化學性能

在審

• 申請號: 201710933076.3
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107732256A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 張頔;孔勇
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/96;H01M4/88;H01M8/16;C01B32/324;C01B32/348
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1.一種新型多孔碳-PTFE泡沫鎳電極，其特征在于：包括農業廢棄物脫水玉米芯、導電劑乙炔黑、粘結劑聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)和泡沫鎳等。

選農業廢棄物玉米芯作為制備多孔碳的原料。玉米芯經自然風干、人工破碎后于高純N₂氣氛下管式爐內反應，進行碳化。后依次用HCl、HF浸泡，洗滌至中性，干燥后選擇KOH作為活化劑。將KOH與炭化產物混合于高純N₂氣氛下管式爐內進行活化反應，后依次經酸洗水洗至中性、干燥。

2.根據權利要求1所述電極的制備，其特征在于：上述碳化加熱速率為10℃/min，溫控為400℃，反應時間0.5h，進行碳化。活化時選擇活化比例2:1，反應溫度800℃，時間1h制得最優性質的多孔碳。上述HCl和HF濃度分別為5wt％和3wt％，浸泡時間6h，干燥溫度80℃。

3.根據權利要求1所述電極的制備，其特征在于：多孔碳研磨細致后與導電劑乙炔黑和粘結劑聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)混合均勻，轉移至無水乙醇中，超聲分散處理5min真空干燥箱100℃下蒸干取出，經壓輥機碾壓(壓力15Mpa時間1min),100℃干燥2h。將干燥后的混合物樣品剪成合適大小，用無水乙醇潤濕涂抹在干凈的泡沫鎳上干燥后一并放在粉末壓片機上碾壓成薄片，(壓力10Mpa，時間1min)即得多孔碳修飾電極材料。多孔碳、乙炔黑和聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)混合質量比為8:1:1。

4.根據權利要求1所述電極的制備，其特征在于：MFC反應器接種的污泥取自城市污水處理廠厭氧污泥，加入自制的營養基。營養基在通入反應器之前均先爆入N₂每24h補充一次。所述營養液含量與成分為0.5g/L NH₄Cl，0.1g/L NaCl，0.1g/L MgCl₂·6H₂O，13g/L Na₂HPO₄·12H₂O，1.48g/L KH₂PO₄。

5.根據權利要求4所述的所述生物電極的報備方法，將上述制得的電極埋入取自常州市污水處理廠的厭氧污泥中，每天投加營養液，5天后電極表面會覆蓋一層厚厚的生物膜，由此生物電極報備完成。