[發明專利]一種微生物燃料電池生物陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201910356280.2
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110071297B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 王云海;蒲開波;白紀睿;張凱;陳慶云
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明提供一種微生物燃料電池生物陽極及其制備方法，得到的電極導電性好，電極電容高，能夠提高微生物燃料電池的能量密度。所述制備方法，包括如下步驟，步驟1，電極表面炭黑顆粒的制備；通過碳氫燃料的不充分燃燒，在金屬基底上熏烤形成炭黑顆粒層，得到表面附著有炭黑顆粒的電極；步驟2，電極表面炭黑顆粒的固定；將表面附著有炭黑顆粒的電極浸入液態石蠟中，在表面浸漬液態石蠟后取出，點燃表面浸漬的液態石蠟，直至完全燃燒，室溫冷卻后，得到表面炭黑顆粒固定的電極；步驟3，煅燒；將表面固定了炭黑顆粒的電極在250?400℃的溫度下煅燒10?50分鐘，取出室溫冷卻，得到微生物燃料電池生物陽極。

技術領域

本發明屬于復合電極材料技術領域，涉及微生物燃料電池的電極材料，具體為一種微生物燃料電池生物陽極及其制備方法。

背景技術

微生物燃料電池作為一類具有清潔無污染、可再生的電池，目前在環境保護和新能源領域得到廣泛的關注。然而，由于微生物自身新陳代謝是影響電池產電性能的關鍵因素，因此陽極多采用生物相容性好的材料，目前所采用的材料多為傳統碳材料。但由于碳材料自身存在機械強度低、價格高和加工困難等因素，因此，越來越多的采用復合材料，如碳基復合材料。但是，目前應用于微生物燃料電池的復合材料電極存在制備困難、成本高和功率密度低等缺點，需要開發具有更簡單的加工方法、更好的機械強度和更高功率密度，以便更好的推動微生物燃料電池技術的應用。

金屬及其合金具有良好的導電性和機械強度，且價格低，但是金屬及其合金的生物相容性差，直接應用于微生物燃料電池上的產電性能較差。炭黑顆粒來源廣泛且比表面積高、具有良好的生物相容性和導電性，是一種潛在的高性能微生物燃料電池的電極材料。目前沒有對于炭黑修飾金屬材料在微生物燃料電池生物陽極上的應用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種微生物燃料電池生物陽極及其制備方法，得到的電極導電性好，電極電容高，能夠提高微生物燃料電池的能量密度。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種微生物燃料電池生物陽極的制備方法，包括如下步驟，

步驟1，電極表面炭黑顆粒的制備；

通過碳氫燃料的不充分燃燒，在金屬基底上熏烤形成炭黑顆粒層，得到表面附著有炭黑顆粒的電極；

步驟2，電極表面炭黑顆粒的固定；

將表面附著有炭黑顆粒的電極浸入液態石蠟中，在表面浸漬液態石蠟后取出，點燃表面浸漬的液態石蠟，直至完全燃燒，室溫冷卻后，得到表面炭黑顆粒固定的電極；

步驟3，煅燒；

將表面固定了炭黑顆粒的電極在250-400℃的溫度下煅燒10-50分鐘，取出室溫冷卻，得到微生物燃料電池生物陽極。

優選的，所述的碳氫燃料采用石蠟、汽油、柴油或煤油中的至少一種。

優選的，所述的金屬基底采用鈦、銅、鋁、金、銀及其合金，以及不銹鋼中任意一種制成的片狀或網狀基底。

優選的，步驟1中，熏烤時，將金屬基底置于外火焰邊緣處3-60s，當金屬基底上附著有炭黑顆粒時勻速往返移動金屬基底，在金屬基底上得到一層均勻炭黑顆粒，得到表面附著有炭黑顆粒的電極。

優選的，步驟2中，將表面附著有炭黑顆粒的電極浸入液態石蠟中1-2s取出，完成表面涂覆液態石蠟。

一種上述任意一項所述制備方法制備得到的微生物燃料電池生物陽極。

優選的，電極表面固定的炭黑顆粒為納米級顆粒。

優選的，電極表面固定的炭黑顆粒直徑為20-100nm。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：