[实用新型]一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极

权利要求书

1.一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极，其特征在于：所述表面钛／氮掺杂介孔 石墨烯气凝胶电极由三维网状多孔结构组成，所述孔径大小为9μm；所述表面钛／氮掺杂介 孔石墨烯气凝胶电极具有亲水性表面层。

2.如权利要求1所述的一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极，其特征在于：该电 极应用于基于对氧化三甲胺介质的微生物燃料电池，所述基于对氧化三甲胺介质的微生物 燃料电池包括设置在外壳（11）内的反应器（1）和设置在外壳（11）外的电池正极（8）和电池 负极（9），所述电池正极（8）的底部连接于反应器（1）的一端；所述电池负极（9）的底部连接 于反应器（1）的另一端；所述反应器（1）包括密封壳（6）和设置在密封壳（6）内的阳极（2）和 阴极（3），所述阳极（2）和阴极（3）表面附着有微生物（4），所述阳极（2）与阴极（3）之间设有 离子交换膜（7），所述阳极（2）与电池正极（8）相连，所述阴极（3）与电池负极（9）相连，所述 密封壳（6）内充满介质（5）；所述外壳（11）与密封壳（6）之间充满填充介质（12）；所述阳极 （2）为表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶，所述阴极（3）为VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极；所述微 生物（4）为腐败希瓦氏菌，所述介质（5）为对氧化三甲胺。

3.如权利要求2所述的一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极，其特征在于：所述 电池正极（8）和电池负极（9）之间设有绝缘阻燃层（10），所述绝缘阻燃层（10）覆于密封壳 （6）上表面；所述外壳（11）的底部设有介质交换器（13），所述介质交换器（13）通过通道（14） 与密封壳（6）内部相连通。

4.如权利要求3所述的一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极，其特征在于：离子 膜交换膜（7）包括全氟磺酸质子膜一，全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，二氧化 硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二；二氧化硅层的厚度为450nm，全氟磺酸质子膜一表面覆 有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。

5.如权利要求4所述的一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极，其特征在于：所述 VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极表面的VO₂/S-AC层呈纳米薄片状，所述VO₂/S-AC层的厚度为 300nm，所述VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极表面的聚二甲基硅氧烷与炭黑的负载量为6.25mg/cm²和1.56mg/cm²。

6.一种应用如权利要求5所述的一种表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶电极的基于对 氧化三甲胺介质的微生物燃料电池，其特征在于：包括设置在外壳（11）内的反应器（1）和设 置在外壳（11）外的电池正极（8）和电池负极（9），所述电池正极（8）的底部连接于反应器（1） 的一端；所述电池负极（9）的底部连接于反应器（1）的另一端；所述反应器（1）包括密封壳 （6）和设置在密封壳（6）内的阳极（2）和阴极（3），所述阳极（2）和阴极（3）表面附着有微生物 （4），所述阳极（2）与阴极（3）之间设有离子交换膜（7），所述阳极（2）与电池正极（8）相连，所 述阴极（3）与电池负极（9）相连，所述密封壳（6）内充满介质（5）；所述外壳（11）与密封壳（6） 之间充满填充介质（12）；所述阳极（2）为表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶，所述阴极（3）为 VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极；所述微生物（4）为腐败希瓦氏菌，所述介质（5）为对氧化三甲胺； 所述电池正极（8）和电池负极（9）之间设有绝缘阻燃层（10），所述绝缘阻燃层（10）覆于密封 壳（6）上表面；所述外壳（11）的底部设有介质交换器（13），所述介质交换器（13）通过通道 （14）与密封壳（6）内部相连通。