[发明专利]膜电极及采用该膜电极的生物燃料电池

权利要求书

1.一种膜电极，其包括：一质子交换膜，一阳极电极及一阴极电极，所述阳 极电极与阴极电极分别设置于该质子交换膜相对的两个表面，其特征在于， 所述阳极电极包括一扩散层与生物燃料催化剂，所述扩散层包括一碳纳米管 复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及分散于碳纳米管结 构中的填充材料，该填充材料包括金属、陶瓷以及玻璃中的一种或多种，且 该碳纳米管复合结构具有多个微孔。

2.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述填充材料为金属。

3.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述填充材料为陶瓷。

4.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述填充材料为玻璃。

5.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳 纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其组合。

6.如权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个均匀分 布的碳纳米管，该多个碳纳米管有序排列或无序排列。

7.如权利要求6所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管膜中的多个碳纳米 管首尾相连且沿同一方向择优取向排列。

8.如权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少两个 重叠设置的碳纳米管膜，相邻两个碳纳米管膜之间通过范德华力紧密连接。

9.如权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管结构包括一个碳纳 米管线状结构折叠或缠绕成层状结构。

10.如权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个碳 纳米管线状结构相互平行设置，交叉设置或编织成网状结构。

11.如权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至 少一非扭转的碳纳米管线、至少一扭转的碳纳米管线或其组合。

12.如权利要求11所述的膜电极，其特征在于，所述非扭转的碳纳米管线包括 多个碳纳米管沿该非扭转的碳纳米管线长度方向平行排列，所述扭转的碳纳 米管线包括多个碳纳米管沿该扭转的碳纳米管线长度方向呈螺旋状排列。

13.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个均 匀分布的微孔，该微孔直径为1纳米～0.5微米。

14.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述生物燃料催化剂包括碳颗 粒以及分散于碳颗粒中的酶。

15.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述生物燃料催化剂设置于质 子交换膜与扩散层之间。

16.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述生物燃料催化剂包括酶催 化剂、微生物或其组合。

17.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述阴极电极包括一碳纳米管 复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及分散于该碳纳米管 结构中的催化剂。

18.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述阴极电极包括一扩散层以 及形成于该扩散层表面的催化剂层，该扩散层包括一碳纳米管结构。

19.一种膜电极，其包括：一质子交换膜，一阳极电极及一阴极电极，所述阳 极电极与阴极电极分别设置于该质子交换膜相对的两个表面，其特征在于， 所述阳极电极包括一扩散层与生物燃料催化剂，所述扩散层包括一碳纳米管 复合结构，且该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以定义多个微孔以及 分散于该碳纳米管结构中的金属填充材料。

20.一种膜电极，其包括：一质子交换膜，一阳极电极及一阴极电极，所述阳 极电极与阴极电极分别设置于该质子交换膜相对的两个表面，其特征在于， 所述阳极电极包括一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米 管结构以及分散于该碳纳米管结构中的生物燃料催化剂。