[发明专利]一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选择椴木沿着微孔的垂直方向进行切割，得到三维片状的木片，在氮气保护下进行预碳化；

（2）将步骤（1）预碳化后的木片进行打磨，得到薄木片，置于去离子水反复超声清洗；然后再放入过氧化氢-乙酸的混合溶液中，在一定的温度条件下进行水热反应，反应结束后进行冷冻干燥；将冷冻干燥处理过的薄木片在氮气保护下高温碳化，碳化后的木片用去离子水反复清洗后用钛丝链接得到椴木三维碳电极；

（3）配置LB液体培养基，然后将产电菌接种至培养基中进行活化培养；

（4）将步骤（3）中活化好的产电菌菌液离心重悬，得到菌泥，加至电池阳极液中；当电池阳极液达到一定OD₆₀₀值时，停止加入菌泥；所述电池阳极液包括M9液体培养基和LB液体培养基；

（5）组装微生物燃料电池，将步骤（2）制备的椴木三维碳电极装入阳极室中，完成微生物燃料电池的组装，外接一定阻值的电阻，运行微生物燃料电池并进行电压监测。

2.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（1）所述三维片状的木片厚度为0.5~2cm；所述预碳化条件为碳化温度400~500℃，升温速率为2~6℃/min，维持时间2h。

3.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（2）所述过氧化氢-乙酸的混合溶液中过氧化氢和乙酸的体积比为1:1，过氧化氢-乙酸的体积浓度为10~20%。

4.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（2）所述的水热反应条件为：温度100~200℃，反应时间1~2h。

5.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（2）所述的高温碳化条件为碳化温度500~2000℃，升温速率为2~6℃/min，维持时间0.5~10h。

6.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（3）所述LB液体培养基包括氯化钠5 g/L，酵母提取物 5g/L，胰蛋白胨10 g/L，pH为7；所述的产电菌为奥奈达希瓦氏菌：温度25~35℃、摇床转数160~180 rpm、培养时间12~16h。

7.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，骤（4）中所述离心的条件为：转速2000～8000rpm，时间2~10min；所述的一定OD₆₀₀值为0.1~4。

8.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（4）中所述M9液体培养基包括：NaCl 0.5 g/L、KH₂PO₄ g/L、NH₄Cl 1 g/L、Na₂HPO₄.12H₂O 17.8 g/L；所述电池阳极液中M9液体培养基与LB液体培养基的体积比为19:1；所述电池阳极液中每30mL阳极液加入18mmol乳酸钠，30µL浓度为0.1mol 的CaCl₂和30µL浓度为1mol 的MgSO₄。

9.根据权利要求1所述的一种椴木三维碳电极在微生物燃料电池中的应用，其特征在于，步骤（5）中所述的微生物燃料电池为双室或单室电池，所用外接电阻的阻值为50欧姆~100000欧姆。