【技术实现步骤摘要】
一种原位修复湿地土壤的阳极光合太阳能燃料电池系统及其制备方法
本专利技术属于植物-微生物燃料电池领域，尤其涉及一种原位修复湿地土壤的阳极光合太阳能燃料电池系统及其制备方法。
技术介绍
我国拥有湿地面积6600多万公顷，约占世界湿地面积的10％，居亚洲第一位。湿地因其丰富的生物多样性、肥沃的土壤和高生产价值，成为农耕用地的首选。随社会经济的发展，大量废水、废气和其他废物源源不断的排入湿地，人类活动大量侵占天然资源，不合理的开发利用造成众多资源破坏，湿地面临着污染加剧导致的生态功能衰退等现实问题。铬(Cr)在自然环境中通常以三价、六价的形式存在，非常不稳定，是毒性最强的重金属之一。国内外诸多科研人员在前期研究中均发现Cr是中国湿地土壤中检出率较高且污染浓度较高的特征污染物。很多研究调查湿地中较多地点和土壤层的Cr总浓度均超过中度污染水平，对湿地的重金属污染修复刻不容缓。过量施用化学氮肥是导致硝酸盐污染的主要原因，农业生产者为得到更大的经济效益，大量不合理的使用肥料，尤其是氮肥。施入土壤的氮肥部分以氨挥发和...
【技术保护点】
1.一种原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)基质制作：取河畔湿地的泥土经风干后，研碎过筛得到栽培植物用的基质；/n(2)植物材料与繁殖培养：选取绿色水生植物，将其置于盛有沙土的容器中培养；/n(3)构建单室空气阴极：以不透光、不导电的容器为反应器，选石墨毡、碳布、含铂催化剂中的最少一种作为阴电极；/n(4)阳极选材及改性：以泡沫镍作为3D支架，采用多孔碳或石墨烯进行改性处理，制备多孔碳/泡沫镍电极片或石墨烯/泡沫镍电极片作为阳极；/n(5)阴阳两极的构建方式：将绿色水生植物植于生长箱中，根据根系长度采用对称结构放置系统阴阳极...
【技术特征摘要】
1.一种原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基质制作：取河畔湿地的泥土经风干后，研碎过筛得到栽培植物用的基质；
(2)植物材料与繁殖培养：选取绿色水生植物，将其置于盛有沙土的容器中培养；
(3)构建单室空气阴极：以不透光、不导电的容器为反应器，选石墨毡、碳布、含铂催化剂中的最少一种作为阴电极；
(4)阳极选材及改性：以泡沫镍作为3D支架，采用多孔碳或石墨烯进行改性处理，制备多孔碳/泡沫镍电极片或石墨烯/泡沫镍电极片作为阳极；
(5)阴阳两极的构建方式：将绿色水生植物植于生长箱中，根据根系长度采用对称结构放置系统阴阳极，其中阳极埋深于香蒲根系附近，阴极置于水土分界面，使之易能接触空气中的氧气；
(6)纪录电压值：通过数据采集器测定阴极电位，阴极区pH值和溶解氧浓度，测定根系泌氧率，计算根系孔隙度，计算阳极电位值。
2.根据权利要求1所述的原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述绿色水生植物为香蒲、鸢尾、水花生和芦苇中的任一种。
3.根据权利要求1所述的原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中阳极材料为多孔碳/泡沫镍电极片的具体制备步骤为:
a、生物质多孔碳的制备：将废豆渣干燥后研磨，过100～300目筛，得废豆渣粉末；将废豆渣粉末和活性剂混合，在N2气氛下，升温碳化；将碳化后的废豆渣粉末依次置于HCl和HF溶液中浸泡，洗涤至中性，干燥后得生物质多孔碳；
b、多孔碳/泡沫镍电极片的制备：按照步骤a中的生物质多孔碳：导电剂:黏合剂质量比为5～10:1～2:1～2配置，将多孔碳与导电剂充分混合，滴入黏合剂分散液，缓慢研磨至浆糊状，均匀涂抹在泡沫镍电极片上，干燥，在对辊机中将电极片压制平整；将压制过的电极片依次在H2SO4溶液和NaOH溶液中超声处理，洗涤中性后烘干，得多孔碳/泡沫镍电极片。
4.根据权利要求3所述的原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，所述步骤a中废豆渣粉末和活性剂的比值为2～5:1，所述活性剂为KOH、NaOH、H3PO4和ZnCl2的其中一种；碳化条件是将废豆渣粉末和活性剂按照加热速率8～12℃/min升温至400℃保持0.4～0.6h；所述HCl溶液的质量百分数为4～6％，浸泡时间为5～7h，所述HF溶液为2～5％，浸泡时间为5～7h。
5.根据权利要求3所述的原位修复湿地阳极光合太阳能燃料电池系统的制备方法，其特征在于，所述步骤b中导电剂为乙炔黑、科琴黑、Ks-6、Ks-15、S-O中的一种；所述黏合剂为聚四氟乙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦，余应新，陈浩佳，李向南，高源，
申请(专利权)人：广东工业大学，汕头广工大协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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