一种利用农业废弃物制备MFC电极材料及其电化学性能制造技术

一种利用农业废弃物制备MFC电极材料及其电化学性能。本发明专利技术涉及一种新型多孔碳‑PTFE泡沫镍电极，它主要包括：农业废弃物脱水玉米芯、导电剂乙炔黑、粘结剂聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)和泡沫镍等。本发明专利技术选农业废弃物玉米芯作为制备多孔碳的原料。玉米芯经自然风干、人工破碎后于高纯N2气氛下管式炉内反应，进行碳化。后选择KOH作为活化剂与炭化产物混合于高纯N2气氛下管式炉内进行活化反应制得多孔碳材料。多孔碳研磨细致后与导电剂乙炔黑和粘结剂聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)混合碾压剪成合适大小，用无水乙醇润湿涂抹在泡沫镍上粉末压片机上碾压成薄片，即得多孔碳修饰电极材料。本发明专利技术电极较修饰前具有更优的电化学性能，可以提高生物电化学装置产电能力。且原料丰富、成本便宜、制备简单、产能高效。

Preparation of MFC electrode materials from agricultural wastes and their electrochemical properties

A kind of MFC electrode material and its electrochemical properties were prepared by using agricultural waste. The invention relates to a novel porous carbon PTFE foam nickel electrode, which mainly include: agricultural wastes dehydration corncob, conductive agent and binder of acetylene black PTFE (1%PTFE emulsion) and nickel foam etc.. The invention selects the corncob of agricultural waste as the raw material for the preparation of porous carbon. The corncob is carbonized in a tubular furnace with high pure N2 atmosphere after natural air drying and artificial crushing. After selecting KOH as activator and carbonization product in a high pure N2 atmosphere, the porous carbon material was prepared by activation reaction. The porous carbon was grinded and meticulously mixed with conductive agent, acetylene black and adhesive polytetrafluoroethylene (1%PTFE emulsion), and then cut into a suitable size. It was moistened with anhydrous alcohol and applied to foam nickel. The powder pressed machine was rolled into thin sheets, and porous carbon modified electrode material was obtained. The electrode has superior electrochemical performance before the modification, and can improve the electricity production capacity of the bioelectrochemical device. And the raw material is rich, the cost is cheap, the preparation is simple, the production capacity is high.

【技术实现步骤摘要】
一种利用农业废弃物制备MFC电极材料及其电化学性能
本专利技术属于燃料电池领域，具体涉及一种利用农业废弃物玉米芯作为原料制备多孔碳电极材料。
技术介绍
我国是农业大国，每年玉米总产量多达2.2亿t，副产玉米芯在0.4亿t左右。尽管玉米芯成本低廉、资源丰富，却得不到合理的利用，大部分最终被当做农业废弃物处理。在原材料成本迅速提高和能源需求量持续增长的现在，我国能源利用却存在着技术落后，利用率低下，结构不合理等问题。我国正面临着能源枯竭与高成本材料的双重“阻击”。如何找到一种成本低廉又可缓解能源枯竭现状的新材料是目前国内外研究热门。微生物燃料电池(MicrobialFuelCell，MFC)是一种利用微生物氧化有机物，从而将化学能直接转化成电能的装置，目前已被广泛关注。MFC中固态载体电极表面生长着电活性生物膜，既能向胞外输出微生物氧化有机污染物产生的电子，又可直接接受环境中电子，在电极表面及附近发生电子传递过程，将生物能转化成电能。可以解决国际上研究热点的能源问题。影响MFC产电性能的主要因素包括：反应器构型、电极材料、产电微生物种类数量、电极表面生物膜等。目前对微生物燃料电池(MFC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型多孔碳‑PTFE泡沫镍电极，其特征在于：包括农业废弃物脱水玉米芯、导电剂乙炔黑、粘结剂聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)和泡沫镍等。选农业废弃物玉米芯作为制备多孔碳的原料。玉米芯经自然风干、人工破碎后于高纯N2气氛下管式炉内反应，进行碳化。后依次用HCl、HF浸泡，洗涤至中性，干燥后选择KOH作为活化剂。将KOH与炭化产物混合于高纯N2气氛下管式炉内进行活化反应，后依次经酸洗水洗至中性、干燥。

【技术特征摘要】
1.一种新型多孔碳-PTFE泡沫镍电极，其特征在于：包括农业废弃物脱水玉米芯、导电剂乙炔黑、粘结剂聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)和泡沫镍等。选农业废弃物玉米芯作为制备多孔碳的原料。玉米芯经自然风干、人工破碎后于高纯N2气氛下管式炉内反应，进行碳化。后依次用HCl、HF浸泡，洗涤至中性，干燥后选择KOH作为活化剂。将KOH与炭化产物混合于高纯N2气氛下管式炉内进行活化反应，后依次经酸洗水洗至中性、干燥。2.根据权利要求1所述电极的制备，其特征在于：上述碳化加热速率为10℃/min，温控为400℃，反应时间0.5h，进行碳化。活化时选择活化比例2:1，反应温度800℃，时间1h制得最优性质的多孔碳。上述HCl和HF浓度分别为5wt％和3wt％，浸泡时间6h，干燥温度80℃。3.根据权利要求1所述电极的制备，其特征在于：多孔碳研磨细致后与导电剂乙炔黑和粘结剂聚四氟乙烯(1％PTFE乳液)混合均匀，转移至无水乙醇中，超声分散处理5mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张頔，孔勇，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32