[发明专利]一种石墨烯生物电池及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯生物电池，其特征在于，由电池腔体、电池腔体盖以及位于电池腔体内的阳极以及阴极组成；

其中，所述的电池腔体用于盛装生物燃料，所述的电池腔体的底部设有排料口，用于排出旧料，所述的电池腔体的外部设有保温层；

所述的电池腔体盖与电池腔体上部连接，所述的电池腔体盖上分别设有一至多个用于插入阳极以及阴极的孔，孔的上端覆盖有铜合金盖帽，所述铜合金盖帽以可拆卸的方式与电池腔体盖连接，所述铜合金盖帽与电池腔体盖通过固定装置连接时可将用于插入阳极以及阴极的孔完全覆盖，并与插入孔中的阳极和阴极连接，用于插入阳极的孔与用于插入阴极的孔平行排列于电池腔体盖上，所述的电池腔体盖上还设有一至两个通气孔，用于添加生物燃料、排出二氧化碳以及吸收氧气；

所述的阳极由纳米竹炭粉、三维石墨烯粉、蒙脱石、葡萄糖氧化酶和辅酶、磷酸缓冲液按照以下重量份组成：纳米竹炭粉40～50重量份、三维石墨烯粉20～30重量份、蒙脱石10～20重量份、葡萄糖氧化酶和辅酶3～7重量份以及磷酸缓冲液2～3重量份，其中，葡萄糖氧化酶和辅酶的重量比为3:2；所述的阳极通过以下方法制备得到：将纳米竹炭粉、三维石墨烯粉和蒙脱石按所述的重量份混合后加水充分搅拌，反复揉泥或用光滑的木锤锤打泥料，排除泥料里面的空气，根据需要制成管状、板状或管板状胚型，然后在窑内烧制成型，得到阳极腔管；按所述的重量份将葡萄糖氧化酶和辅酶加入磷酸缓冲液中，得到混合溶液，将烧制好的阳极腔管浸泡在该混合溶液里，使阳极腔管吸附5～10重量份的混合溶液，即得到阳极；

所述的阴极由纳米竹炭粉、三维石墨烯粉、硅藻土、胆红素氧化酶和磷酸缓冲液按照以下重量份组成：纳米竹炭粉40～50重量份、三维石墨烯粉20～30重量份、硅藻土10～20重量份、胆红素氧化酶5～7重量份以及磷酸缓冲液2～3重量份；所述的阴极通过以下方法制备得到：将纳米竹炭粉、硅藻土、三维石墨烯粉按所述的重量份加水充分搅拌，反复揉泥或用光滑的木锤锤打泥料，排除泥料里面的空气，根据需要制成管状、板状或管板状胚型，然后在窑内烧制成型，得到阴极腔管；按所述的重量份将胆红素氧化酶加入磷酸缓冲液中，得到混合溶液，烧制好阴极腔管浸泡在含有胆红素氧化酶的磷酸缓冲液内，使阴极腔管吸附5～10重量份的混合溶液，即得到阴极；

所述的阳极腔管和阴极腔管的窑内烧制曲线如下所示：

所述的生物燃料为50％w/w的葡萄糖溶液。

2.如权利要求1所述的石墨烯生物电池，其特征在于，所述的电池腔体的外壁由植物塑料制成。

3.如权利要求2所述的石墨烯生物电池，其特征在于，所述的植物塑料为聚乳酸。

4.如权利要求1所述的石墨烯生物电池，其特征在于，所述的保温层由智能保温系统控制，所述的保温层从里到外依次包括冷却以及加热模块、玻璃棉以及金属或碳纤维材料层，通过控制冷却以及加热模块的温度使电池腔体内温度保持恒定。

5.如权利要求1所述的石墨烯生物电池，其特征在于，所述的保温层使电池腔体内温度保持在10℃-60℃之间。