一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜及其制备方法，包括以下步骤：将粘土、无机改性剂和有机改性剂混合，得到固体粉末；无机改性剂为氧化铝和二氧化硅，有机改性剂选自小麦粉、生物炭粉末、秸秆粉和竹粉中的一种或多种；将固体粉末进行球磨、造粒、压片和煅烧，得到陶瓷质子交换膜。本发明专利技术针对传统纯粘土陶瓷膜存在的传质性能较差、产电性能较低等问题，以粘土作为基质材料，通过特定无机改性剂和有机改性剂，实现对材料孔隙结构的调整，进而经过球磨、造粒、压片和煅烧制备了一种新型的陶瓷质子交换膜，具有低廉的制造成本、良好的质子传输效率和极低的内阻，应用于微生物燃料电池中可获得更高的输出电压与更稳定的产电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池，特别涉及一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜及其制备方法。

技术介绍

1、微生物燃料电池是一种生物电化学系统，通过微生物降解有机废物发生电化学反应，典型的双室微生物燃料电池由单独的阳极和阴极室组成，两室之间由质子交换膜隔开。微生物燃料电池在废水处理、能源再生领域有着良好的应用前景，已有的研究多采用全氟磺酸膜作为质子交换膜组装微生物燃料电池。然而，全氟磺酸膜存在成本高昂、机械强度差、膜污染严重等缺点，限制了微生物燃料电池的大型化应用和循环使用。

2、陶瓷基质子交换膜由于其具有成分易于调控、制造成本低廉、机械强度高、环境友好等特点，成为了代替传统质子交换膜的主要选择。因此，制备具有高传质性能的陶瓷膜，是提升微生物燃料电池的产电性能和循环稳定性，并且降低其运行成本的重要途径。

技术实现思路

1、基于此，本专利技术提供了一种传质性能较好、机械强度较高的陶瓷质子交换膜的制备方法。

2、一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜的制备方法，包括以下步骤：</p>

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【技术保护点】

1.一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铝占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％，所述二氧化硅占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％，所述有机改性剂占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨包括以下步骤：将所述固体粉末与分散剂混合，在200～400r/min转速下球磨60～120min；所述分散剂为无水乙醇，所述固体粉末与无水乙醇的固液比为0.5～2g/mL。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特...

【技术特征摘要】

1.一种用于微生物燃料电池的陶瓷质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铝占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％，所述二氧化硅占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％，所述有机改性剂占所述固体粉末的质量百分比为9％～11％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨包括以下步骤：将所述固体粉末与分散剂混合，在200～400r/min转速下球磨60～120min；所述分散剂为无水乙醇，所述固体粉末与无水乙醇的固液比为0.5～2g/ml。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述球磨过程中加入2mm、3mm和5mm的玛瑙研磨球，且质量比为12：3：1，在设定转速下每30min变换一次转向。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造粒包括以下步骤：将经过所述球磨后的产物烘干，然后加入粘合剂进行造粒，筛网筛分保留40～60目之间的颗粒；所述粘合剂为5wt％浓度的聚乙烯醇水溶液，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，龚科宁，张小悦，沈紫琪，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：