一种微生物燃料电池阳极及微生物燃料电池的制作方法

本发明属于环境废弃物资源化处置，涉及一种微生物燃料电池阳极及微生物燃料电池。

背景技术：

1、微生物燃料电池(microbial fuel cell，mfc)自诞生以来，因兼具产电能与污染物去除的特点，而引起了国内外研究人员的广泛关注，开发新电极材料及改性方法，是提高mfc功率密度及污染物降解效率的有效手段。常用到的阳极材料主要包括碳基材料、不锈钢材料、镍网等。它们普遍具有高导电性及化学稳定性，但受限于光滑的表面和低孔隙率，常表现出微生物负载量低、电催化生物膜活性差、比电容小等缺点，因而严重制约了胞外电子传递过程及mfc的产电性能，而常用的生物质碳材料阳极，其产电性能及运行稳定性尚不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种微生物燃料电池阳极及微生物燃料电池，该阳极及系统的产电性能以及运行稳定性较为优异。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种微生物燃料电池阳极，包括网筒以及填充于所述网筒内的生物炭颗粒。

3、所述生物炭颗粒的制备过程为：将玉米芯颗粒进行热解，得到生物炭颗粒。

4、生物炭颗粒的粒径为2-4mm。

5、所述网筒为不锈钢网筒，所述不锈钢网筒的孔隙尺寸为1mm，壁厚为0.3mm，不锈钢网筒中填充的生物炭堆密度为35-50kg/m3。

6、本发明公开了一种微生物燃料电池，包括阳极室以及阴极室，所述阳极室与阴极室之间通过阳离子交换膜进行隔离，阳极室内的阳极为所述微生物燃料电池阳极，阴极室内的阴极及阳极室内的阳极与外电路相连接，所述微生物燃料电池阳极经过挂膜处理。

7、阴极室内的阴极为碳毡。

8、所述微生物燃料电池阳极进行挂膜的过程为：

9、向阳极室加入阳极液，所述阳极液为以1.5g/l的乙酸钠为原料，并投加体积比20％的产电微生物以及50mm的产甲烷抑制剂，阴极室内的阴极液为铁氰化钾缓冲液，将外电路与阳极及阴极相连接，对微生物燃料电池阳极进行挂膜。

10、所述产甲烷抑制剂为2-溴乙烷磺酸盐。

11、所述微生物燃料电池阳极的运行温度为30℃。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明所述的微生物燃料电池阳极及微生物燃料电池在具体操作时，微生物燃料电池阳极包括网筒以及填充于所述网筒内的生物炭颗粒，其中，生物炭颗粒具有成本低、易获得、较好的生物相容性等优势，同时通过生物炭与不锈钢相结合，不锈钢网筒可保证阳极机械强度满足要求，并使微生物燃料电池阳极具备导电性高、比表面积大、生物亲和性好、抗腐蚀性强且成本低等特点，继而使阳极具有电子转移过程高效以及电催化活性优良的特点，与传统金属材料阳极相比，微生物更易挂膜，显著提高了阳极微生物持留能力和负载量，避免功能微生物流失。另外，基于所述微生物燃料电池阳极组装的微生物燃料电池，使其具有优异的产电性能及运行稳定性。

技术特征：

1.一种微生物燃料电池阳极，其特征在于，包括网筒以及填充于所述网筒内的生物炭颗粒。

2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极，其特征在于，所述生物炭颗粒的制备过程为：将玉米芯颗粒进行热解，得到生物炭颗粒。

3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极，其特征在于，生物炭颗粒的粒径为2-4mm。

4.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极，其特征在于，所述网筒为不锈钢网筒，所述不锈钢网筒的孔隙尺寸为1mm，壁厚为0.3mm，不锈钢网筒中填充的生物炭堆密度为35-50kg/m3。

5.一种微生物燃料电池，其特征在于，包括阳极室以及阴极室，所述阳极室与阴极室之间通过阳离子交换膜进行隔离，阳极室内的阳极为权利要求1-3任一项所述的微生物燃料电池阳极，阴极室内的阴极及阳极室内的阳极与外电路相连接，所述微生物燃料电池阳极经过挂膜处理。

6.根据权利要求5所述的微生物燃料电池，其特征在于，阴极室内的阴极为碳毡。

7.根据权利要求5所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述微生物燃料电池阳极进行挂膜的过程为：

8.根据权利要求7所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述产甲烷抑制剂为2-溴乙烷磺酸盐。

9.根据权利要求7所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述微生物燃料电池阳极的运行温度为30℃。

技术总结
本发明公开了一种微生物燃料电池阳极及微生物燃料电池，所述微生物燃料电池阳极，包括网筒以及填充于所述网筒内的生物炭颗粒。所述微生物燃料电池，包括阳极室以及阴极室，所述阳极室与阴极室之间通过阳离子交换膜进行隔离，阳极室内的阳极为所述微生物燃料电池阳极，阴极室内的阴极及阳极室内的阳极与外电路相连接，所述微生物燃料电池阳极经过挂膜处理，该阳极及系统的产电性能和运行稳定性较为优异。

技术研发人员：苏艳,王璟,王高骏,张成,张波,李亚娟,高峰,董士荣,黄倩
受保护的技术使用者：西安西热水务环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21