一种中碱不对称微生物燃料电池装置及其在氧还原中的应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中碱不对称微生物燃料电池装置及其在氧还原中的应用，所述装置包括阳极电极，阴极电极，质子交换膜，阳极电解液，阴极电解液。所述阳极电解液为中性溶液，阴极电解液为碱性溶液。PANI/B‑8在中碱性溶液中的起始电位分别达到0.93V和0.89V，均与商业Pt/C匹配甚至更好。该装置是由非对称的中性微生物阳极和碱性氮硼共掺杂碳基催化剂阴极耦合而成，价格低廉，操作简单，具有优异的ORR催化活性，且该电池的功率密度是传统MFCs的两倍，在能量转化和存储等方面得到越来越多的关注。

【技术实现步骤摘要】
一种中碱不对称微生物燃料电池装置及其在氧还原中的应用
本专利技术涉及氧还原催化
，具体涉及一种中碱不对称微生物燃料电池装置及其在氧还原中的应用。
技术介绍
随着化石燃料供应的急剧减少以及全球变暖危机加剧，人们对开发环境友好型新能源有强烈的需求。微生物燃料电池(MicrobialFuelCells,MFCs)是利用阳极微生物作为催化剂分解有机物，处理有机废水的同时可以产电的具有发展前景的新技术。氧作为最常用的阴极电子受体，具有很高的氧化还原电位，但是电极表面的氧还原反应(OxygenReductionReaction，ORR)进行较为缓慢，导致高的还原过电位，ORR的缓慢动力学是影响MFC发展的关键因素，因此，提高阴极反应速率是制造高效率MFC的关键。目前燃料电池的主要问题是氧还原反应催化剂活性及使用寿命。所以在微生物燃料电池阴极氧还原反应中，开发更廉价、更有效、更稳定的催化剂是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：提供一种中碱不对称微生物燃料电池装置及其在氧还原中的应用，设计了非对称的中碱性微生物燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中碱不对称微生物燃料电池装置的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，/n步骤一、制备PANI/B-n催化剂材料/n(1)将苯胺溶于100mL盐酸中，并搅拌至少半个小时；/n(2)将过硫酸铵溶解在50mL盐酸中，在搅拌条件下将过硫酸铵溶液逐滴滴入苯胺酸性溶液中，然后加入硼酸，搅拌12h；/n(3)反应完成后过滤反应液：将所述步骤(2)中的处理好的液体通过抽滤装置收集其中的产物，然后将得到的产物用甲醇和去离子水洗涤数次，然后烘干，将得到的固体研磨成粉；/n(4)取通过所述步骤(3)制得的前驱体适量置于管式炉中，在惰性气体氛围下高温碳化得到蓬松的黑色固体，将其碾磨成粉末，得到PANI/...

【技术特征摘要】
1.一种中碱不对称微生物燃料电池装置的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，
步骤一、制备PANI/B-n催化剂材料
(1)将苯胺溶于100mL盐酸中，并搅拌至少半个小时；
(2)将过硫酸铵溶解在50mL盐酸中，在搅拌条件下将过硫酸铵溶液逐滴滴入苯胺酸性溶液中，然后加入硼酸，搅拌12h；
(3)反应完成后过滤反应液：将所述步骤(2)中的处理好的液体通过抽滤装置收集其中的产物，然后将得到的产物用甲醇和去离子水洗涤数次，然后烘干，将得到的固体研磨成粉；
(4)取通过所述步骤(3)制得的前驱体适量置于管式炉中，在惰性气体氛围下高温碳化得到蓬松的黑色固体，将其碾磨成粉末，得到PANI/B-n-1000(其中n为所添加的硼酸的摩尔数)；
步骤二、制备PANI/B-n催化剂浆液用于电化学测试
称取5mg制备的催化剂，依次加入420ul去离子水、30ul无水乙醇以及50ul5％Nafion溶液形成浆液，超声半个小时，采用移液枪吸取适量的浆液滴在预处理好的工作电极表面，其中玻碳电极的滴样量为6ul，环盘电极的滴样量为10ul，随后进行电化学性能测试；
步骤三、PANI/B-n催化剂应用于MFCs，包括以下步骤
(5)MFC的启动及运行：
a、微生物燃料电池采用双室结构，两室之间采用质子交换膜隔开，将配置的铁氰化钾溶液装入阴极室，将磷酸盐缓冲溶液及阳极微生物生长液装入阳极室进行培养；
b、连接电压数据采集器，及其每五分钟采集一次外电阻电压值，根据外电阻电压值的变化，定期更换阴极液与阳极液；
c、培养两个月，在降低外电路电阻值的条件下，筛选出抗电流通过的微生物菌群，微生物则稳定生长成微生物膜负载于阳极上，可进一步进行相关性能的测试。
(6)MFC电极制备：将通过步骤一所述的制备方法得到的PANI/B-n与Nafion粘合剂混合制作成浆液并涂抹在2cm×1cm的碳布上，制作成微生物燃料电池阴极催化剂；20％wtPt/C采用同样的方法制备成阴极，两者一...

【专利技术属性】
技术研发人员：次素琴，郭可鑫，胡茜，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36