[發明專利]一種無隔膜微生物燃料電池裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 202010638865.6
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111769314B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張鴻郭;王燕;鐘鏗鏘;龐博;肖唐付;陳迪云
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M4/86;H01M4/96;C02F3/00;C02F101/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

1.一種無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述電池裝置包括陽極、陰極和反應容器，所述反應容器包括反應室和容器壁，所述容器壁的材料為透光材料；

所述陽極為碳氈，所述陽極設置在所述反應室內；

所述陰極固定在所述容器壁的側壁上使得所述陰極的一個側面裸露在所述反應室內且所述陰極的另一個側面裸露在所述反應容器外，所述陰極由內至外依次包括催化層、碳布層、碳基層和擴散層，所述陰極的催化層裸露在所述反應室內，所述催化層為涂覆在碳布層的鉑碳催化劑、碳黑和催化劑載體的混合物涂層，所述催化劑載體為nafion溶液，所述陰極的擴散層裸露在所述反應容器外，所述擴散層為固化的疏水高分子有機物涂層，所述陰極上設置有導電金屬環，所述導電金屬環設置在催化層表面的邊緣四周且所述導電金屬環絕緣密封，所述導電金屬環的材質為鈦絲。

2.根據權利要求1所述的無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述反應容器設置有進出液口以及與所述進出液口配合的密封蓋。

3.根據權利要求1所述的無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述碳基層由碳黑涂層煅燒后形成。

4.根據權利要求1所述的無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述擴散層為300～400℃固化的疏水高分子有機物涂層。

5.根據權利要求4所述的無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述疏水高分子有機物為聚四氟乙烯，所述擴散層包括若干層聚四氟乙烯懸濁液固化涂層，所述容器壁的材料為亞克力材料，所述陽極材料為多孔碳氈，所述反應室為單室反應室。

6.根據權利要求1所述的無隔膜微生物燃料電池裝置，其特征在于，所述擴散層的厚度為0.1～1mm。

7.一種如權利要求1-6任一所述的無隔膜微生物燃料電池裝置的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)以碳布作為陰極的碳布層，將所述碳布層的一側面均勻涂覆碳黑和聚四氟乙烯的混合懸濁液后于300～400℃固化25～40min得到所述陰極的碳布層和碳基層；

(2)在所述陰極的碳基層表面涂覆聚四氟乙烯懸濁液后于300～400℃固化5～12min使得在所述碳基層表面形成聚四氟乙烯懸濁液固化涂層，重復涂覆聚四氟乙烯懸濁液后于300～400℃固化5～12min的操作使得在所述碳基層表面形成若干層聚四氟乙烯懸濁液固化涂層作為所述陰極的擴散層；

(3)將所述碳布層的另一側面均勻涂覆鉑碳催化劑、乙炔黑和催化劑載體的混合物涂層自然風干固化作為所述陰極的催化層；

(4)組裝如權利要求1-6 任一所述的無隔膜微生物燃料電池裝置。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述聚四氟乙烯懸濁液中聚四氟乙烯的質量分數為55％～65％，所述擴散層包括2～6層聚四氟乙烯懸濁液固化涂層，所述每一層聚四氟乙烯懸濁液固化涂層涂覆的量為3.5～4mg cm^-2。