[发明专利]一种用于微生物燃料电池的空气阴极及微生物燃料电池

权利要求书

1.一种用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，包括具有一顶部开口的管柱以及设置在所述管柱内部的吸水性水凝胶和导电性多孔陶瓷环；所述管柱包括上半部与下半部，所述下半部的管壁上开设有若干第一小孔；所述吸水性水凝胶充满所述管柱内部，所述导电性多孔陶瓷环位于所述上半部并被所述吸水性水凝胶所包围；导线缠绕在所述导电性多孔陶瓷环上且从所述导电性多孔陶瓷环的中间通道穿过并延伸出所述管柱的开口。

2.根据权利要求1所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述阴极还包括开设有若干第二小孔的第一顶盖，用于盖合在所述管柱的顶部开口，所述导线能够穿过所述第二小孔；所述管柱为圆柱形。

3.根据权利要求2所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述第一小孔的直径为0.5-8mm；所述第二小孔的直径为0.1-3mm。

4.根据权利要求1所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述吸水性水凝胶为琼脂、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸钠和聚乙烯醇中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述吸水性水凝胶为浓度5％～15％的聚乙烯醇；其中，所述聚乙烯醇先通过-20℃～0℃低温冷冻后在18℃～40℃常温解冻，反复进行1～3次冷冻/解冻步骤获得所述吸水性水凝胶。

6.根据权利要求1所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述导电性多孔陶瓷环是多孔陶瓷环经有机溶液浸泡后，在100℃～250℃将所述有机溶液浓缩成黏稠状，干燥后经700℃～1500℃高温煅烧所形成。

7.根据权利要求6所述的用于微生物燃料电池的空气阴极，其特征在于，所述有机溶液为葡萄糖液、尿液和食品浓缩废水的一种或多种。

8.一种微生物燃料电池，其特征在于，包括阳极、导线、容器、电阻元件以及如权利要求1～7任意一项所述的空气阴极；

其中，所述容器顶部具有一开口、用于盖合在所述开口的第二顶盖以及一腔室，所述腔室用于盛放微生物以及有机污水；所述阳极设置在所述腔室内并浸没于所述有机污水中；所述第二顶盖开设有一与所述空气阴极形状相适配的通孔，所述空气阴极竖直设置，所述下半部浸没在所述有机污水中，所述上半部卡合在所述通孔，用以对所述空气阴极进行固定；所述电阻元件设置于所述腔室外并通过所述导线与所述阳极、阴极电性连接。

9.根据权利要求8所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述阳极为碳纤维布。

10.根据权利要求8所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述电阻元件为固定电阻、可变电阻或者低功率的小型电器。