[发明专利]一种微生物燃料电池阴极、其制备方法和微生物燃料电池

说明书

本发明公开一种微生物燃料电池阴极、其制备方法和微生物燃料电池。该微生物燃料电池阴极的制备方法，包括以下步骤：将可溶性钴盐与二乙烯三胺五甲叉磷酸溶液均匀混合，得到第一混合物；将上述第一混合物和生物炭加入球磨机中粉磨至粒径小于2μm，得到第二混合物；将上述第二混合物烘干、热解，得到第三混合物；将上述第三混合物、导电材料和粘结剂混合，涂覆在导电基底上，得到微生物燃料电池阴极。本发明所得微生物燃料电池具有较高的输出功率和运行稳定性；本发明的制备方法简单、成本低、有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种微生物燃料电池阴极、其制备方法和微生物燃料电池。

背景技术

微生物燃料电池是一种能够直接将污水中的有机物转化为电能的绿色能源技术，已广泛的引起了科学家们的兴趣。然而其较低的输出功率和稳定性缺陷严重影响着微生物燃料电池的发展。

与传统的化学燃料电池相同，微生物燃料电池也由阴极、阳极组成。微生物燃料电池的阴极材料对于材料本身需要有很高的电化学催化能力。稳定的阴极催化剂对电池的性能起着关键作用。然而，目前对于微生物燃料电池阴极材料的研究仅局限于提高催化活性方面，对催化活性稳定性的研究较少。

因此，提供一种同时具有较高催化活性和稳定性的微生物燃料电池阴极具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种微生物燃料电池阴极、其制备方法和微生物燃料电池，用以解决现有技术中现有的微生物燃料电池阴极稳定性差的技术问题。

本发明的第一方面提供一种微生物燃料电池阴极的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性钴盐与二乙烯三胺五甲叉磷酸溶液均匀混合，得到第一混合物；

将上述第一混合物和生物炭加入球磨机中粉磨至粒径小于2μm，得到第二混合物；

将上述第二混合物烘干、热解，得到第三混合物；

将上述第三混合物、导电材料和粘结剂混合，涂覆在导电基底上，得到微生物燃料电池阴极。

进一步地，上述可溶性钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的一种或多种。

进一步地，上述二乙烯三胺五甲叉磷酸溶液的质量分数为40～50％，上述可溶性钴盐与二乙烯三胺五甲叉磷酸溶液的质量比为(0.05～0.1)：1。

进一步地，上述生物炭与第一混合物的质量比为1：(0.5～1)。

进一步地，上述热解的条件为：在惰性气体条件下，以5～10℃/min的升温速率升温至800～900℃，保温1～2h。

进一步地，上述导电材料为炭黑，上述粘结剂为5％Nafion溶液，上述导电基底为碳纤维布或碳纸。

更进一步地，上述第三混合物、导电材料、粘结剂的质量比为1：(2～3)：(6～8)。

本发明的第二方面提供了一种微生物燃料电池阴极，该微生物燃料电池阴极通过本发明第一方面提供的微生物燃料电池阴极的制备方法得到。

本发明的第三方面提供了一种微生物燃料电池，该微生物燃料电池包括本发明第二方面提供的微生物燃料电池阴极。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明所得微生物燃料电池具有较高的输出功率和运行稳定性；本发明的制备方法简单、成本低、有利于大规模生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。