[發(fā)明專利]由NH3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110282305.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN113066993B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪昆平;李明睿;趙雪菲;丁莎莎;袁敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/90;H01M4/88;H01M8/16;B82Y30/00
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

本發(fā)明涉及由NH₃·H₂O介質(zhì)制備碳載納米MnO₂的氧還原陰極及MFC，利用經(jīng)預(yù)處理的碳刷、碳?xì)帧⑻疾肌⑻技埖忍蓟牧希谔蓟牧仙县?fù)載納米MnO₂。負(fù)載納米MnO₂的處理方法，1）在NH₃·H₂O、NaNO₃的混合溶液介質(zhì)中，以蠕動(dòng)泵投加等體積、濃度為0.01?0.05mol/L的KMnO₄溶液；2）將經(jīng)過預(yù)處理的碳基材料置于NH₃·H₂O與KMnO₄的混合溶液中，在碳基材料上負(fù)載由NH₃·H₂O還原KMnO₄生成的納米MnO₂。本發(fā)明通過碳基材料與MnO₂的復(fù)合，既克服碳基材料O₂催化還原活性較低的缺點(diǎn)，又發(fā)揮碳基材料較高電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì)，MnO₂以納米級(jí)粒徑顆粒存在、高度分散，使陰極具有較高的O₂催化還原活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種由NH₃·H₂O介質(zhì)制備碳載納米MnO₂作為氧還原陰極及其采用該陰極構(gòu)成的微生物燃料電池(MFC)。

背景技術(shù)

微生物燃料電池(MFC)能將水中有機(jī)物化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在環(huán)境、能源問題的解決方面有著廣闊的發(fā)展前景，成為環(huán)境、能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

其空氣來源廣泛，價(jià)格低廉、環(huán)境友好，并且O₂還原反應(yīng)具有較高的氧化還原電位，氧還原陰極MFC甚具實(shí)際應(yīng)用潛力。目前，O₂催化還原活性最好的電極是鉑碳(Pt/C)電極，也是MFC中常用的O₂催化還原陰極，但鉑的成本使采用Pt/C電極的MFC在經(jīng)濟(jì)上承受著較大壓力，這在很大程度上構(gòu)成了對(duì)MFC實(shí)際應(yīng)用的限制。MFC另一類常用的O₂催化還原陰極為碳基材料電極，包括碳刷、碳?xì)帧⑻疾肌⑻技埖忍蓟牧希蚱銸₂催化還原活性較低，其MFC輸出電壓、輸出功率較低。

MnO₂具有較高的O₂催化還原活性、較高的理論比電容，這樣的性質(zhì)與理想的MFC氧還原陰極要求十分適配，但MnO₂電導(dǎo)率較低，在MFC氧還原陰極方面的應(yīng)用也受到限制。

迄今，經(jīng)濟(jì)的MFC氧催化還原陰極性能仍有待大幅改善，理想的MFC氧催化還原陰極仍在研究探索之中，不能滿足永和的實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種由NH₃·H₂O介質(zhì)制備碳載納米 MnO₂的氧還原陰極以及采用該陰極的微生物燃料電池(MFC)，既克服碳基材料O₂催化還原活性較低的缺點(diǎn)，又發(fā)揮碳基材料較高電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì)；特別是陰極負(fù)載MnO₂以納米級(jí)粒徑顆粒存在、高度分散，使陰極具有較高的O₂催化還原活性。

為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種由NH₃·H₂O介質(zhì)制備碳載納米MnO₂的氧還原陰極，其特征在于：在經(jīng)預(yù)處理的碳基材料上，負(fù)載納米MnO₂。本發(fā)明的氧還原陰極，通過碳基材料與MnO₂的復(fù)合，既克服碳基材料O₂催化還原活性較低的缺點(diǎn)，又發(fā)揮碳基材料較高電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì)，特別是負(fù)載MnO₂以納米級(jí)粒徑顆粒存在、高度分散，使陰極具有較高的O₂催化還原活性。