[发明专利]可规模化应用的微生物燃料电池阳极的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物燃料电池阳极的表面处理方法，属于新能源与污水处理领域。

背景技术

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, 简称MFC）是一种利用微生物为催化剂，直接将储存在废水中的化学能转化为电能的装置。在污水处理、电解制氢、微生物传感器、海水淡化等方面具有巨大的应用潜力。然而，目前微生物燃料电池的输出功率密度很低，且制造成本较高，大大限制了其实际应用。如何提高MFC的产电性能是实现该技术实用化的关键。

微生物燃料电池的阳极肩负着附着微生物并传递电子的作用，是决定MFC产电能力的重要因素。微生物的生长和附着、有机物的氧化速率和电子传递效率都与阳极材料性质密切相关。目前最常用的阳极材料主要是碳基材料，如碳布、碳毡、碳纸、石墨棒（片）、碳纤维刷等。然而，普通碳材料表面的电催化活性以及电子传递能力都较差，造成了较大的阳极活化过电势。因此为了降低阳极活化过电势，进一步提高阳极的产电性能，必需对阳极材料表面进行处理或者修饰。已有报道的阳极处理方法包括高温氨气处理、HNO₃ 或H₂SO₄强氧化处理、在阳极表面嵌入碳纳米管、金属氧化物、导电聚合物等。这些方法虽然能提高阳极的产电性能，但制作过程复杂，往往需要特殊设备，且制作成本较高，因此难以大规模应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可规模化应用的微生物燃料电池阳极的处理方法。该方法能有效提高微生物燃料电池的功率输出，易于实现大规模应用，为MFC的扩大化和实用化奠定了良好的基础。

本发明的阳极处理方法通过下述技术方案实现：

提供一种可规模化应用的微生物燃料电池阳极的处理方法，包括以下步骤：

（1）将碳材料置于体积分数5%~60%的异丙醇溶液中浸渍8~24 h；

（2）将步骤（1）所得碳材料用去离子水冲洗5~10次后，置于烘箱中，在80~150^oC下完全烘干；

（3）将步骤（2）所得样品制成电极形状，置于阳极倒出液或甲酸溶液中浸渍8~12h；

（4）将步骤（3）所得的样品用去离子水冲洗5~10次后，置于烘箱中，在80~110^oC下烘干6~8h，即得到处理好的阳极材料；

所述甲酸溶液质量浓度为10%~88%；