[发明专利]微生物燃料电池、阳极、阳极催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物燃料电池领域，尤其涉及一种微生物燃料电池的阳极催化剂、阳极、微生物燃料电池、微生物燃料电池的阳极催化剂的制备方法及微生物燃料电池的制备方法。 

背景技术

随着全球气候变暖和化石燃料耗竭等问题的日益严峻，可替代能源和可再生能源的研究受到越来越多的重视。近年来，一种能直接将化学能转化电能的发电装置—微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)，以其特有的优点，逐渐成为新兴能源领域的研究热点。在MFC的阳极表面，水溶液或污泥中的有机物，如葡萄糖、醋酸、多糖或其他可降解的有机物等在阳极微生物的作用下，产生二氧化碳、质子和电子。从MFC的产电机理来看，阳极作为产电微生物附着的载体，不仅影响产电微生物的附着量，同时还对电子从微生物向阳极的传递产生影响，阳极的优化对提高MFC产电性能有至关重要的影响。一直以来，功率问题制约着MFC的发展，选择合适的阳极材料对提高MFC的产电能力具有重要的理论意义与应用价值。 

由于阳极直接参与微生物催化的燃料氧化反应，而且吸附在电极上微生物对产电量起主要作用，所以阳极材料的改进以及表面积的提高有利于更多的微生物吸附到电极上，例如，通过在阳极上加入聚阴离子或铁、锰元素，都能使MFC更高效地进行工作。 

但是，现有MFC的阳极都是使用碳毡非催化电极，如铂(Pt)催化剂，使用这种电极的缺点是：MFC的能量输出效率不高，而且碳毡非催化电极的材料来源不广，价格较贵，稳定性及生物相容性均不够好，不利于MFC的推广应用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种微生物燃料电池的阳极催化剂、 阳极、微生物燃料电池及微生物燃料电池的阳极催化剂的制备方法，以提高微生物燃料电池的能量输出效率。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

根据本发明的第一方面，一种微生物燃料电池的阳极催化剂，所述催化剂为碳纳米管负载碳化钼的复合材料。 

根据本发明的第二方面，一种微生物燃料电池的阳极，包括导电基底及固化于所述导电基底上的催化剂层，所述催化剂层中设置有如上述的催化剂。 

根据本发明的第三方面，一种微生物燃料电池，所述电池包括有如上述的阳极。 

根据本发明的第四方面，一种微生物燃料电池的阳极催化剂的制备方法，包括： 

将预处理所得碳纳米管与六羰基钼置于研钵中研磨，使其充分混合均匀，得到前驱体； 

将所述前驱体置于惰性气氛中，并采用适宜条件微波加热后冷却，直至得到碳化钼预定含量的复合材料。 

根据本申请的第五方面，一种微生物燃料电池的制备方法，包括： 

如上述的阳极催化剂的制备方法，得到所述复合材料； 

将所述复合材料与粘结剂混合固化到导电基底上，到微生物燃料电池的阳极。 

本发明的有益效果是： 

一种微生物燃料电池的阳极催化剂、阳极、微生物燃料电池、微生物燃料电池的阳极催化剂的制备方法及微生物燃料电池的制备方法，催化剂为碳纳米管负载碳化钼的复合材料，这样，大幅提高了微生物燃料电池的能量输出效率，并且原料来源广泛，成本低廉，稳定性及生物相容性较好，有利于微生物燃料电池的推广应用。 

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。 

附图说明

图1是本发明所采用的微生物单室燃料电池结构示意图。 

图2是本发明各实施例及对比举例的输出功率密度曲线图。 

具体实施方式

下面以多个实施例对本发明MFC的阳极催化剂、阳极、MFC、MFC的阳极催化剂的制备方法及MFC的制备方法进行说明。 

实施例一： 

本发明的MFC的制备方法主要包括如下流程：