專利名稱：電極材料和空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球能源需求的急速增長(zhǎng)，世界能源生產(chǎn)和環(huán)境承載力已不堪重負(fù)。環(huán)境污染和氣候變化等問題變得日益嚴(yán)峻，而居高不下的能源價(jià)格有加重了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的負(fù)荷。因此尋求可再生的新能源成為了當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。微生物燃料電池是可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和產(chǎn)能的新的概念和裝置。微生物燃料電池的原理是以微生物為催化劑，直接將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能，因其具有清潔、高效、集污水處理和能量回收為一體等諸多優(yōu)點(diǎn)，從而受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。但由于微生物燃料電池高昂的成本造價(jià)和較低的功率密度輸出束縛了微生物燃料電池的進(jìn)一步發(fā)展。因此，微生物燃料電池技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一是提高功率輸出和降低成本。目前，現(xiàn)有的微生物燃料電池材料成本過高，空氣陰極微生物燃料電池常用的碳布陰極材料成本約為$1000/m2?？諝怅帢O需要由擴(kuò)散層、催化層、粘結(jié)劑制備而成，因此每一部分的費(fèi)用都將影響微生物燃料電池的成本。目前常用的是貴金屬催化劑($700-1000/m2)， 貴金屬催化劑的應(yīng)用增加了電極的成本。粘結(jié)劑的使用也增加了電極的制作成本。擴(kuò)散層的制備由于需要涂布PTFE和碳粉，并在高溫下進(jìn)行燒制，復(fù)雜的制備過程增加了電極的制作成本和制作工序。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)制備的電極材料和微生物燃料電池材料成本高、工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有技術(shù)制備的電極材料和微生物燃料電池材料成本高、工藝復(fù)雜的問題，而提供電極材料和空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料及其制作方法。一種電極材料由表面層和內(nèi)部層兩部分組成，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)；所述表面層是表面鍍有鎳層、銅層、鎳銅合金層或碳層的電極布；其中電極布為碳纖維布、無紡布、防水布、碳布或聚酯纖維布；所述內(nèi)部層是由電極海綿和電極海綿表面的導(dǎo)電鍍層制成；其中電極海綿為碳海綿或聚氨酯海綿，電極海綿表面的導(dǎo)電鍍層由內(nèi)向外依次為鎳層或碳層、銅層和鎳層或碳層?！N電極材料的制備方法是按以下步驟制備的一、將電極布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層鎳層、銅層、鎳銅合金層或碳層，即為表面層；二、首先在電極海綿上電鍍一層鎳層或碳層，然后在鎳層或碳層上電鍍一層銅層，最后在銅層上再電鍍一層鎳層或碳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)，即得到電極材料；步驟一所述電極布為碳纖維布、無紡布、防水布、碳布或聚酯纖維布；步驟二所述電極海綿為碳海綿或聚氨酯海綿。
一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料由電極材料、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液和Pt/碳粉催化劑制備而成；其中萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為(1.5 2. 5) 1，Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為5 22) 1;所述的Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，是按以下步驟完成的一、 制備粘結(jié)劑溶液將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液倒入容器中，并將兩者混合均勻，即制備成粘結(jié)劑溶液；二、加入催化劑將Pt/碳粉催化劑加入到粘結(jié)劑溶液中，且使Pt/碳粉催化劑與粘結(jié)劑溶液混合均勻，形成含有催化劑的粘結(jié)劑溶液；三、黏貼催化層將步驟二中制備的含有催化劑的粘結(jié)劑溶液均勻的黏貼在步驟一制備的電極材料的一個(gè)側(cè)表面層上，然后放置在室溫環(huán)境下，干燥12 Mh，即完成空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制作；步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為 (1. 5 2. 5) 1 ；步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為(4. 5 22) 1，其中Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。本發(fā)明取得有益效果一、本發(fā)明制備的電極材料的成本低，且采用本發(fā)明制備的電極材料制備的空氣陰極微生物燃料電池陰極材料的總成本造價(jià)下降59% 61% ；二、本發(fā)明制備的空氣陰極微生物燃料電池用陰極材料可以應(yīng)用于空氣陰極微生物燃料電池中， 實(shí)現(xiàn)廢水處理，并能回收廢水處理過程中產(chǎn)生的能量，通過檢測(cè)廢水中的COD去除率可達(dá) 72 % 78 %，能量回收率CE為18 % 20 %，最大的輸出功率密度為0. 68ff/m2,與傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池差別極小。


圖1是具體實(shí)施方式
二制備的電極材料的電鏡掃描圖。圖2是具體實(shí)施方式
十所述的單室微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)圖。圖3是具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池和采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池在相同外界環(huán)境下的運(yùn)行情況圖，圖中的.表示的是體實(shí)施方式十制備的微生物燃料電池的運(yùn)行情況，圖中的+表示的是采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池的運(yùn)行情況。圖4是具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池和采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池處理相同廢水的處理過程中COD的去除率和能量回收率CE檢測(cè)柱形圖，圖中的Ha表示的是回收率CE，圖中的—表示的是去除率C0D，圖中的左側(cè)的一組柱形圖為具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池的處理過程中COD的去除率和能量回收率CE檢測(cè)柱形圖，圖中的右側(cè)的一組柱形圖為采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池的處理過程中COD的去除率和能量回收率CE檢測(cè)柱形圖。圖5是具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池和采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池在廢水處理過程中的功率密度曲線圖，圖中的+表示的是體實(shí)施方式十制備的微生物燃料電池在廢水處理過程中的功率密度曲線圖，圖中的+表示的是采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池在廢水處理過程中的功率密度曲線圖；圖6是具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池和采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池的成本造價(jià)柱形圖，圖中的[ΞΖ表示的是催化劑的成本柱形圖，圖中的表示的是擴(kuò)散層的成本柱形圖，圖中的 _表示的是電極材料的成本柱形圖，圖中的左側(cè)的一組柱形圖為具體實(shí)施方式
十制備的微生物燃料電池總成本柱形圖，圖中的右側(cè)的一組柱形圖為采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極制備的微生物燃料電池總成本柱形圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施提供一種成本低電極材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、將電極布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層鎳層、銅層、鎳銅合金層或碳層，即為表面層；二、首先在電極海綿上電鍍一層鎳層或碳層，然后在鎳層或碳層上電鍍一層銅層，最后在銅層上再電鍍一層鎳層或碳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)，即得到電極材料；步驟一所述電極布為碳纖維布、無紡布、防水布、碳布或聚酯纖維布； 步驟二所述電極海綿為碳海綿或聚氨酯海綿。本實(shí)施方式制備的電極材料的表面電導(dǎo)率為0.08 2.0Ω/πι2，厚度為0. 8 3. Omm0具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施制備一種電極材料，是按以下步驟完成的一、將聚酯纖維布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層銅層，即為表面層；二、在聚氨酯海綿上電鍍一層鎳層，在鎳層上電鍍一層銅層，最后銅層上再電鍍一層鎳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)。本實(shí)施方式制備的電極材料的表面電導(dǎo)率為1. 04 Ω/m2，厚度為1. 9mm。本實(shí)施方式制備的電極材料的電鏡掃描圖如圖1所示，圖1中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為內(nèi)部層，兩側(cè)的纖維壁是外部層，從圖中可知，表面層將內(nèi)部層完全覆蓋。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施提供一種成本低，且制備工藝簡(jiǎn)單的空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、制備粘結(jié)劑溶液將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液倒入容器中，并將兩者混合均勻，即制備成粘結(jié)劑溶液；二、加入催化劑將Pt/碳粉催化劑加入到粘結(jié)劑溶液中，且使Pt/碳粉催化劑與粘結(jié)劑溶液混合均勻，形成含有催化劑的粘結(jié)劑溶液；三、黏貼催化層將步驟二中制備的含有催化劑的粘結(jié)劑溶液均勻的黏貼在步驟一制備的電極材料的一個(gè)側(cè)表面層上，然后放置在室溫環(huán)境下，干燥12 Mh，即完成空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制作；步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為(1. 5 2.幻1 ；步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為(4. 5 22) 1，其中Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)是步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為2 1。其他步驟與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四之一不同點(diǎn)是步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為(8 19) 1。其他步驟與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為(10 16) 1。其他步驟與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)是步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為13 1。其他步驟與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至七之一不同點(diǎn)是步驟三中將已黏貼催化劑的電極材料放置在室溫環(huán)境下，干燥18h。其他步驟與具體實(shí)施方式
三或七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至八之一不同點(diǎn)是步驟三中所述的電極材料是按以下步驟制備的一、將聚酯纖維布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層銅層，即為表面層；二、在聚氨酯海綿上電鍍一層鎳層，在鎳層上電鍍一層銅層，最后銅層上再電鍍一層鎳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)。
具體實(shí)施方式
十空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料在微生物燃料電池的應(yīng)用空氣陰極微生物燃料電池由陽極1、陰極2、陽極蓋板3、陰極蓋板4、反應(yīng)器腔體5、 進(jìn)水口 6、出水口 7和探頭測(cè)量孔8組成，反應(yīng)器腔體5的容積為^mL,陽極1和陰極2分別位于反應(yīng)器腔體5的兩側(cè)，反應(yīng)器的上部開有進(jìn)水口 6、出水口 7和探頭測(cè)量孔8，在探頭測(cè)量孔8中的9為參比電極或傳感器探頭；在陰極2覆蓋有陰極蓋板4、在陽極1覆蓋有陽極蓋板3，陽極蓋板3、陰極蓋板4和反應(yīng)器的腔體5是采用螺栓固定在一起，整個(gè)反應(yīng)器是密封的。本實(shí)施方式中陰極材料是按以下步驟制備的一、制備粘結(jié)劑溶液將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液倒入容器中，并將兩者混合均勻，即制備成粘結(jié)劑溶液；二、加入催化劑將Pt/碳粉催化劑加入到粘結(jié)劑溶液中，且使Pt/碳粉催化劑與粘結(jié)劑溶液混合均勻，形成含有催化劑的粘結(jié)劑溶液；三、黏貼催化層將步驟二中制備的含有催化劑的粘結(jié)劑溶液均勻的黏貼在步驟一制備的電極材料的一個(gè)側(cè)表面層上，然后放置在室溫環(huán)境下，干燥18h，即完成空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制作；步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為2 1 ；步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為13 1，其中Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%; 步驟三中所述的電極材料是按以下步驟制備的①、將聚酯纖維布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層銅層，即為表面層；②、在聚氨酯海綿上電鍍一層鎳層，在鎳層上電鍍一層銅層，最后銅層上再電鍍一層鎳層，即得到內(nèi)部層；③、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)。本實(shí)施方式中陽極材料為碳布，首先將碳布放置于馬弗爐中進(jìn)行加熱處理，加熱溫度為350 500°C，取出后置于0. lmol/L的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行浸泡20分鐘，再用 0. lmol/L的硫酸溶液進(jìn)行清洗，最后用蒸餾水清洗至中性，干燥后即完成陽極材料為碳布的處理。室溫下啟動(dòng)微生物燃料電池反應(yīng)器，采用廢水進(jìn)行接種，1000 Ω外阻下同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)的微生物燃料電池，其中一臺(tái)采用傳統(tǒng)的碳布陰極(制作過程需要擴(kuò)散層)作為空氣陰極的微生物燃料電池作為對(duì)照，另一臺(tái)本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池，即采用本發(fā)明的陰極材料作為空氣陰極(不需要進(jìn)行擴(kuò)散層的制作)。約經(jīng)過200h的啟動(dòng)，以不同材料作為陰極的微生物燃料電池獲得了穩(wěn)定的電壓輸出。本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池的陰極產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓為490mV，比傳統(tǒng)的碳布載Pt空氣陰極產(chǎn)生的電壓略低10 15mV， 在運(yùn)行的400h內(nèi)，兩臺(tái)微生物燃料電池運(yùn)行穩(wěn)定，兩種微生物燃料電池的運(yùn)行情況如圖3 所示。對(duì)于廢水而言，COD的去除率是考察廢水處理的重要指標(biāo)，COD的去除率高標(biāo)志著廢水處理的效果顯著。對(duì)于微生物燃料電池而言，能量回收效率CE同樣也是評(píng)價(jià)電池性能的重要指標(biāo)之一。為考察本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池過程中能否達(dá)到較好的廢水處理效果和良好的能量回收效率，同步啟動(dòng)了采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池和本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行一個(gè)月后，如圖4所示，對(duì)兩臺(tái)微生物燃料電池的廢水COD去除率和能量回收率CE進(jìn)行考察。本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池的COD去除率在72 % 78 %之間，CE為18 % 20 %，采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池的COD去除率和CE基本一致，證明本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池在廢水處理中能獲得較高的COD去除率，并能回收18% 20% 的能量，且運(yùn)行效果穩(wěn)定。對(duì)于微生物燃料電池來講，功率密度曲線是評(píng)價(jià)反應(yīng)器性能的關(guān)鍵因素之一。能否提供較大的功率輸出時(shí)評(píng)價(jià)微生物燃料電池性能的重要指標(biāo)。為考察本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池能否達(dá)到較高的功率效率，同步啟動(dòng)了采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池和本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從功率密度曲線上來看，如圖5所示，本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池的最大輸出功率可達(dá)到 0. 68W/m2，而采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池的最大功率密度可以達(dá)到0. 66ff/m2,以本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池與采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池相比，均能在高的電流密度區(qū)間2. 2 3. 2A/m2內(nèi)提供較大的功率輸出，從而為高電流密度下的高的能量輸出提供了可能性。微生物燃料電池的成本造價(jià)是影響此技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。高昂的材料成本導(dǎo)致了微生物燃料電池技術(shù)的放大應(yīng)用受到限制。因此急需開發(fā)新的DC材料來降低微生物燃料電池的成本。本實(shí)施方式制備的DC材料是一種廉價(jià)的功能材料，制作成本約為10$/ m2，與傳統(tǒng)的碳布電極(1000$/m2)相比，僅材料成本即可下降99%，同時(shí)，DC材料作為空氣陰極材料，無需進(jìn)行擴(kuò)散層的制作，從而簡(jiǎn)化了電極的制作過程并節(jié)省的電極的制作成本。 對(duì)本實(shí)施方式制備的微生物燃料電池與采用傳統(tǒng)的碳布陰極作為空氣陰極的微生物燃料電池進(jìn)行成本相比，如圖6所示，通過圖6可知，使用新開發(fā)的DC材料作為微生物燃料電池的空氣陰極，使用Pt作為催化劑，陰極材料的總成本造價(jià)將下降59% 61%。
權(quán)利要求
1.一種電極材料，其特征在于電極材料由表面層和內(nèi)部層兩部分組成，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)；所述表面層是表面鍍有鎳層、銅層、鎳銅合金層或碳層的電極布；其中電極布為碳纖維布、無紡布、防水布、碳布或聚酯纖維布；所述內(nèi)部層是由電極海綿和電極海綿表面的導(dǎo)電鍍層制成；其中電極海綿為碳海綿或聚氨酯海綿，電極海綿表面的導(dǎo)電鍍層由內(nèi)向外依次為鎳層或碳層、銅層和鎳層或碳層。
2.一種電極材料的制備方法，其特征在于電極材料是按以下步驟制備的一、將電極布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層鎳層、 銅層、鎳銅合金層或碳層，即為表面層；二、首先在電極海綿上電鍍一層鎳層或碳層，然后在鎳層或碳層上電鍍一層銅層，最后在銅層上再電鍍一層鎳層或碳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)，即得到電極材料； 步驟一所述電極布為碳纖維布、無紡布、防水布、碳布或聚酯纖維布；步驟二所述電極海綿為碳海綿或聚氨酯海綿。
3.用權(quán)利要求1所述的電極材料制備的一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料，其特征在于空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料是由電極材料、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液、 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液和Pt/碳粉催化劑制備而成；其中萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為(1.5 2. 5) l，Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為5 22) 1 ； 所述的Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
4.一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，其特征在于空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料是按以下步驟制備的一、制備粘結(jié)劑溶液將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的萘酚溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 98%的異丙醇溶液倒入容器中，并將兩者混合均勻，即制備成粘結(jié)劑溶液；二、加入催化劑將Pt/碳粉催化劑加入到粘結(jié)劑溶液中，且使Pt/碳粉催化劑與粘結(jié)劑溶液混合均勻，形成含有催化劑的粘結(jié)劑溶液；三、黏貼催化層將步驟二中制備的含有催化劑的粘結(jié)劑溶液均勻的黏貼在步驟一制備的電極材料的一個(gè)側(cè)表面層上，然后放置在室溫環(huán)境下，干燥12 Mh，即完成空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制作；步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為(1.5 2. 1 ；步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為5 22) 1，其中Pt/碳粉催化劑中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的萘酚溶液與異丙醇溶液的體積比為2 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述加入的Pt/碳粉催化劑與異丙醇溶液的質(zhì)量比為(10 16) 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，其特征在于步驟三中將已黏貼催化劑的電極材料放置在室溫環(huán)境下干燥18h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法，其特征在于步驟三中所述的電極材料是按以下步驟制備的一、將聚酯纖維布用丙酮浸泡，再用蒸餾水將電極布上的丙酮清洗去除，干燥后在電極布上電鍍一層銅層，即為表面層；二、在聚氨酯海綿上電鍍一層鎳層，在鎳層上電鍍一層銅層，最后銅層上再電鍍一層鎳層，即得到內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層采用熱壓的方式進(jìn)行連接，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)。
全文摘要
電極材料和空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料及其制作方法，本發(fā)明涉及微生物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有技術(shù)制備的電極材料和微生物燃料電池材料成本過高、工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明的電極材料由表面層和內(nèi)部層兩部分組成，表面層覆蓋在內(nèi)部層的兩側(cè)；空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料由電極材料、萘酚溶液、異丙醇溶液和Pt/碳粉催化劑制備而成。本發(fā)明的電極材料的制備方法如下一、制作表面層；二、制備內(nèi)部層；三、將表面層和內(nèi)部層連接；空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料的制備方法如下一、制備粘結(jié)劑溶液；二、加入催化劑；三、黏貼催化層。本發(fā)明用于制備低成本的電極材料和低成本的空氣陰極微生物燃料電池的陰極材料。
文檔編號(hào)H01M4/88GK102227027SQ20111012596
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者馮玉杰, 劉佳, 史昕欣, 楊俏, 王鑫 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)