[发明专利]一种无隔膜微生物燃料电池装置及其制作方法

权利要求书

1.一种无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述电池装置包括阳极、阴极和反应容器，所述反应容器包括反应室和容器壁，所述容器壁的材料为透光材料；

所述阳极为碳毡，所述阳极设置在所述反应室内；

所述阴极固定在所述容器壁的侧壁上使得所述阴极的一个侧面裸露在所述反应室内且所述阴极的另一个侧面裸露在所述反应容器外，所述阴极由内至外依次包括催化层、碳布层、碳基层和扩散层，所述阴极的催化层裸露在所述反应室内，所述催化层为涂覆在碳布层的铂碳催化剂、碳黑和催化剂载体的混合物涂层，所述催化剂载体为nafion溶液，所述阴极的扩散层裸露在所述反应容器外，所述扩散层为固化的疏水高分子有机物涂层，所述阴极上设置有导电金属环，所述导电金属环设置在催化层表面的边缘四周且所述导电金属环绝缘密封，所述导电金属环的材质为钛丝。

2.根据权利要求1所述的无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述反应容器设置有进出液口以及与所述进出液口配合的密封盖。

3.根据权利要求1所述的无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述碳基层由碳黑涂层煅烧后形成。

4.根据权利要求1所述的无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述扩散层为300～400℃固化的疏水高分子有机物涂层。

5.根据权利要求4所述的无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述疏水高分子有机物为聚四氟乙烯，所述扩散层包括若干层聚四氟乙烯悬浊液固化涂层，所述容器壁的材料为亚克力材料，所述阳极材料为多孔碳毡，所述反应室为单室反应室。

6.根据权利要求1所述的无隔膜微生物燃料电池装置，其特征在于，所述扩散层的厚度为0.1～1mm。

7.一种如权利要求1-6任一所述的无隔膜微生物燃料电池装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)以碳布作为阴极的碳布层，将所述碳布层的一侧面均匀涂覆碳黑和聚四氟乙烯的混合悬浊液后于300～400℃固化25～40min得到所述阴极的碳布层和碳基层；

(2)在所述阴极的碳基层表面涂覆聚四氟乙烯悬浊液后于300～400℃固化5～12min使得在所述碳基层表面形成聚四氟乙烯悬浊液固化涂层，重复涂覆聚四氟乙烯悬浊液后于300～400℃固化5～12min的操作使得在所述碳基层表面形成若干层聚四氟乙烯悬浊液固化涂层作为所述阴极的扩散层；

(3)将所述碳布层的另一侧面均匀涂覆铂碳催化剂、乙炔黑和催化剂载体的混合物涂层自然风干固化作为所述阴极的催化层；

(4)组装如权利要求1-6 任一所述的无隔膜微生物燃料电池装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述聚四氟乙烯悬浊液中聚四氟乙烯的质量分数为55％～65％，所述扩散层包括2～6层聚四氟乙烯悬浊液固化涂层，所述每一层聚四氟乙烯悬浊液固化涂层涂覆的量为3.5～4mg cm^-2。