[發(fā)明專利]一種微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810161237.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN108417844B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢德峰;李威;于娜嬌娃;房安然;劉倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/90;H01M4/66;H01M4/80;H01M4/88;C02F3/28;C02F3/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

本發(fā)明公開了一種微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極及其制備方法，屬于微生物電解池領(lǐng)域。本發(fā)明要解決現(xiàn)有微生物電解池中陰極的造價(jià)較高，制作工藝復(fù)雜，產(chǎn)能效率不高的問(wèn)題。本發(fā)明所述復(fù)合陰極是由泡沫鎳板和粉末硒制成的。制備方法：對(duì)泡沫鎳板清洗后烘干；然后在其表面均勻涂抹粉末硒，進(jìn)行連續(xù)二次灼燒，即得到復(fù)合陰極。本發(fā)明的微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極產(chǎn)能效果高，制造成本低廉，制備制作工藝簡(jiǎn)易，耗費(fèi)時(shí)間少，利于空氣陰極的擴(kuò)大化生產(chǎn)。

本發(fā)明專利申請(qǐng)是由申請(qǐng)?zhí)枮?01710396908.2，申請(qǐng)日為2017年05月31日，發(fā)明名稱為“一種微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極及其制備方法”的發(fā)明專利的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物電解池領(lǐng)域；具體涉及一種微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極及其制備方法。

背景技術(shù)

在過(guò)去的幾十年里，工業(yè)化的快速發(fā)展造成環(huán)境污染和能源危機(jī)導(dǎo)致了人們對(duì)能源的需求越來(lái)越多。因此，尋找高效廢水處理手段同時(shí)產(chǎn)生綠色的可再生能源成為研究重點(diǎn)。Biohythane是一種由生物甲烷和生物氫混合物組成的新高價(jià)值燃料，它是使用厭氧消化從不同的有機(jī)物產(chǎn)生的。剩余活性污泥在厭氧消化反應(yīng)中產(chǎn)生甲烷，生物能源在這個(gè)過(guò)程中被回收，但能量產(chǎn)率往往不高。微生物電解池(MEC)是極具有前景的生物能源回收途徑并且在處理污泥和產(chǎn)生氣體方面有更高效率。但與此同時(shí)，這種技術(shù)目前也是一種挑戰(zhàn)，當(dāng)前的技術(shù)瓶頸問(wèn)題在于如何進(jìn)一步降低陰極造價(jià)和如何合理的實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器擴(kuò)大化，這兩點(diǎn)是該技術(shù)在未來(lái)能否成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和商業(yè)化的關(guān)鍵。

微生物電解池技術(shù)從誕生以來(lái)不斷發(fā)展，其中單室微生物電解池造價(jià)較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)器啟動(dòng)與運(yùn)行相對(duì)容易，較其它類型反應(yīng)器更為合理和實(shí)用。近年來(lái)隨著研究的深入，如碳紙、碳?xì)帧⒉讳P鋼網(wǎng)等廉價(jià)材料有逐步取代傳統(tǒng)電極材料碳布的趨勢(shì)，另外諸如活性碳粉、四甲氧基苯基卟啉鈷、二氧化錳等廉價(jià)催化劑也被證明可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的昂貴金屬催化劑鉑，使得目前微生物電解池的造價(jià)已經(jīng)大幅度降低，但對(duì)于產(chǎn)氣效率和產(chǎn)氣量還有很大的提高空間，有待繼續(xù)探究。另一方面，作為一項(xiàng)新興污水處理技術(shù)，反應(yīng)器的擴(kuò)大化是其實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用前必須突破的技術(shù)瓶頸，就目前傳統(tǒng)的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)而言，陰極結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，制作耗時(shí)、費(fèi)力，成為了反應(yīng)器擴(kuò)大化的限制性因素，因此圍繞陰極結(jié)構(gòu)和制作的簡(jiǎn)化研究也具有實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有微生物電解的陰極造價(jià)較高，制作工藝復(fù)雜，采用廉價(jià)材料產(chǎn)氣效率不高的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極及其制備方法。

本發(fā)明微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極是由泡沫鎳板和粉末硒通過(guò)連續(xù)二次灼燒制成的，具體步驟是：對(duì)泡沫鎳板清洗后晾干；然后在其表面均勻涂抹粉末硒，在220～280℃條件下灼燒2h～3h，升溫至580～620℃繼續(xù)灼燒30min～40min，即得到微生物電解池的泡沫材料復(fù)合陰極；本發(fā)明方法在220～280℃條件下灼燒的目的是使粉末硒(硒熔點(diǎn)221℃)溶化滲入泡沫鎳板中，再在580～620℃條件下灼燒的目的是去除剩余沒有滲入的粉末硒。

進(jìn)一步限定，所述泡沫鎳板孔徑為100μm～200μm，厚為1mm～2mm。

進(jìn)一步限定，所述粉末硒純度為99.99％(質(zhì)量)以上。

進(jìn)一步限定，所述泡沫鎳板清洗是依次用丙酮、去離子水、乙醇超聲清洗，均清洗2～3次。

進(jìn)一步限定，粉末硒的用量為0.2g/cm²～0.3g/cm²。

進(jìn)一步限定，所述泡沫鎳板清洗后晾干是在室溫下進(jìn)行的，時(shí)間一般控制在1h。

進(jìn)一步限定，所述的灼燒是在密封的馬弗爐中進(jìn)行的。