[发明专利]空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法

权利要求书

1.空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法按下列步骤实现：

一、将碳粉与体积浓度为35%～45%的PTFE震荡混匀，涂抹于碳布一侧，在室温下干燥10～15min后置于马弗炉内，在350～400℃下加热处理15～30min，取出在室温下冷却10～15min，得到处理后的碳布；

二、往处理后的碳布涂有PTFE的一侧再涂抹上体积浓度为55%～65%的PTFE，室温下冷却10～15min后再置于马弗炉内，在350～400℃下加热处理15～30min，取出在室温下冷却10～15min；

三、重复步骤二的过程3～5次，得到碳布阴极，然后在碳布阴极上涂抹铂碳催化剂，得到载铂的碳布阴极；

四、将碳纤维均匀捆扎在钛丝周围，碳纤维沿钛丝横截面的径向分布，形成长径比为（1～1.5）:1的圆柱形碳刷阳极；

五、把步骤四得到的碳刷阳极固定到电池反应器一侧，捆扎有碳纤维的碳刷阳极作为主体部分位于电池反应器中部，在电池反应器另一侧固定步骤三得到的载铂的碳布阴极，载铂侧对电池反应器内，非载铂侧对大气，形成空气阴极，碳刷阳极的前端距离碳布阴极0.8～1.5cm，然后用导线将碳刷阳极、500～2000Ω电阻和空气阴极连接，再用防水胶将电池反应器密封，完成单室空气阴极微生物燃料电池反应器的组装；

六、收集餐厨垃圾中的食物渗滤液，使用搅碎机将食物渗滤液中的有机颗粒物绞碎，去除食物渗滤液表面上的浮油，然后保存在-4℃的冰箱内待用，得到预处理后的食物渗滤液；

七、按每升去离子水中加入质量浓度为10～13g/L的Na₂HPO₄·12H₂O，2.5～3.5g/L的NaH₂PO₄·2H₂O，0.2～0.4g/L的NH₄Cl和0.1～0.2g/L的KCl，配制PBS缓冲液，用PBS缓冲液稀释预处理后的食物渗滤液10～20倍，得到稀释的食物渗滤液；

八、用1mol/L HCl和1mol/L NaOH溶液调节稀释的食物渗滤液的pH至中性，得到反应器进水；

九、在室温下，反应器进水注入单室空气阴极微生物燃料电池反应器，控制进水COD为2500～4500mg/L，监测电阻两端的电压降至40～70mV时，重新注入反应器进水，完成空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾；

其中步骤三中的铂碳催化剂是由铂碳粉末、去离子水、Nafion和异丙醇制成。

2.根据权利要求1所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤三中每6cm²碳布阴极上涂抹的铂碳催化剂中的原料用量为15mg的铂碳粉末，12.48μL的去离子水，100μL的Nafion和50μL的异丙醇。

3.根据权利要求1或2所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤四圆柱形碳刷阳极横截面的直径为2.5cm。

4.根据权利要求1所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤五电池反应器的有效容积为20～40ml。

5.根据权利要求4所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤五用导线将碳刷阳极、500Ω电阻和空气阴极连接。

6.根据权利要求5所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤六有机颗粒物绞碎至颗粒物直径为0.5～1mm。

7.根据权利要求6所述的空气阴极微生物燃料电池处理餐厨垃圾回收电能的方法，其特征在于步骤七按每升去离子水中加入质量浓度为11.55g/L的Na₂HPO₄·12H₂O，2.77g/L的NaH₂PO₄·2H₂O，0.31g/L的NH₄Cl，0.13g/L的KCl，配制PBS缓冲液。