中依次厌氧炭化50min，得电极材料，即污泥碳板电极。
[0030]实施例3
1)将木屑粉碎，用60目筛子筛选得到符合大小要求的木屑屑；
2)取污水厂废弃的污泥在50?801:下烘干并且打磨成粉末，用120目筛子筛选得到污泥干粉；
3)将木屑与污泥干粉分别按5:100,10:100,15 =100,30:100的比例混合均匀，混合倒入模具中，加入重量为二者总重量40%的水分，混匀，碾压成形；
4)取出上述碾压成形的混合物，在50?80°C下烘干至水分含量5%以下，再放入炭化炉中，进行高温梯度厌氧炭化，具体为分别在300°C，500°C，700°C，800°C这4个温度梯度中依次厌氧炭化90min，得电极材料，即污泥碳板电极。
[0031]实施例4
1)将木屑粉碎，用40目筛子筛选得到符合大小要求的木屑屑；
2)取污水厂废弃的污泥在701:下烘干并且打磨成粉末，用100目筛子筛选得到污泥干粉；
3)将木屑与污泥干粉按10:100的比例混合均匀，混合倒入模具中，加入重量为二者总重量40%的水分，混匀，碾压成形；
4)取出上述碾压成形的混合物，在80 °C下烘干至水分含量5%以下，再放入火化炉中，进行高温梯度厌氧炭化，具体为分别在350 V，500 V，650 V，900 °C这4个温度梯度中依次厌氧炭化80min，得电极材料，即污泥碳板电极。
[0032]实施例5
1)将木屑粉碎，用40目筛子筛选得到符合大小要求的木屑屑；
2)取污水厂废弃的污泥在801:下烘干并且打磨成粉末，用100目筛子筛选得到污泥干粉；
3)将木屑与污泥干粉按10:100的比例混合均匀，混合倒入模具中，加入重量为二者总重量20%的水分，混匀，碾压成形；
4)取出上述碾压成形的混合物，在80°C下烘干至水分含量5%以下，再放入火化炉中，进行高温梯度厌氧炭化，具体为分别在300 V，450 V，600 V，800 °C这4个温度梯度中依次厌氧炭化120min，得电极材料，即污泥碳板电极。
[0033]实施例6微生物燃料电池微生物燃料电池(MFC)的构建
O按照传统的方法构建微生物单室空气阴极燃料电池:以有机玻璃作为电池原材料(长方形)，MFC内部是一个长为4.0，直径3.0 cm的圆柱体，阴阳两极用长为6.0 cm的有机方形玻璃密封。
[0034]2)按照传统的方法制作阴极片:阴极碳布一侧均匀涂抹0.5 mg/cm2的Pt催化剂(20% Pt/C)，自然风干后。
[0035]3)取实施例1制备的污泥碳板电极材料裁剪成所需的规格作为阳极材料。
[0036]4)待以上准备工作就绪，组装电池阳极，置入步骤3)准备好的阳极材料，将阴极膜片要涂有催化剂层的一面向内，没有催化剂的面暴露在空气中，这样阴极催化效果更好，用塞子密封电池顶端开口，并用钛丝作为导线连接电池两极，内部有效容积为28 ml。
[0037]本实施例构建的MFC除了阳极材料与常规的MFC不同外，其他的均相同。
[0038]微生物燃料电池(MFC)的运行
按照常规的MFC运行方法，将上述安装好的MFC接种5.0 ml厌氧污泥(中国广州猎德污水处理厂)和23 ml乙酸钠(100mg.171)基底溶液，启动运行。乙酸钠基底溶液成分组成=NaH2PO4.2H20 (2.77 g.L-1)、Na2HPO4.12H20 (11.40 g.L-1)、NH4Cl (0.31 g.L-1)、KCl (0.13 g.L—1)、维生素溶液(12.5 mL.L—1)和矿物质溶液(12.5 mL.L—1)。
[0039]将MFC在30±1°C的恒温箱中培养，产电电压采用16通道信号采集器，每隔2分钟自动采集数据并储存于电脑，在电池达到稳定阶段后，改变电池外阻50到5000 Ω，每一个外电阻下，电池都运行一个完整周期，然后得到相对应电压，绘制功率密度和极化曲线。
[0040]图3为不同阳极材料下微生物燃料电池功率密度随电流密度的变化，实施例1中重量比为10:100的木屑和污泥制备出的污泥碳板电极作为阳极的微生物燃料电池的性能曲线如图3中的圆点曲线，方块曲线为相同条件下，采用传统阳极材料石墨板制备的微生物燃料电池的性能曲线。从中可以看出，与传统平板电极(石墨板)相比较，本发明的污泥生物碳电极材料使微生物电极的最大电流密度值提高了 1.5倍左右，电池最大功率密度增高2倍左右。可见本发明的污泥生物碳电极材料优于常用的石墨板，给微生物燃料电池带来了更好的产电性能。
[0041]为本领域的专业技术人员容易理解，以上所述仅为本发明专利的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)将木屑粉碎，过筛； 2)将污泥烘干，粉碎过筛，得到污泥干粉； 3)将木屑与污泥干粉按(0~30):100的重量比混匀，加入重量为木屑与污泥干粉总重量20%~65%的水，混匀，碾压成形； 4)将上步碾压成形的混合物取出烘干，厌氧条件下炭化，得电极材料，即污泥碳板电极。
2.根据权利要求1所述的一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:步骤I)中所述木屑过筛为过20?60目筛。
3.根据权利要求1所述的一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:步骤2)中所述污泥过筛为过60?120目筛。
4.根据权利要求1所述的一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:步骤2)中所述的烘干为在50?80 °C下烘干至水分含量至5%以下。
5.根据权利要求1所述的一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:步骤4)中所述的烘干为在50?80 °C下烘干至水分含量至5%以下。
6.根据权利要求1所述的一种污泥碳板电极的制备方法，其特征在于:步骤4)中所述炭化为高温梯度厌氧炭化，具体为分别在300°C -400°C,450°C -500°C,600°C -700°C,800°C ~900°C这4个温度梯度中依次厌氧炭化30?120min。
7.一种微生物燃料电池，其特征在于:该微生物燃料电池中阳极电极材料为权利要求1~6任一所述方法制备的污泥碳板电极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种污泥碳板电极的制备方法及应用，制备方法为将粉碎的木屑和烘干的污泥干粉按一定重量比混匀倒入模具中，加入一定量的水分，碾压成形；取出烘干，再进行高温梯度厌氧炭化，得污泥碳板电极材料。本发明制备的电极材料以污水厂的废弃污泥和废弃的生物质木屑为原料，成本低廉且制备方法简单快捷，为污泥资源化技术提供了新出路。本发明能应用于微生物燃料电池中，与传统石墨电极相比较，电池功率密度提高2倍左右。
【IPC分类】H01M4-88, H01M8-16
【公开号】CN104538644
【申请号】CN201410796115
【发明人】袁勇, 刘婷, 唐家桓, 周顺桂
【申请人】广东省生态环境与土壤研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月18日