[发明专利]利用电容性阳极储存生物电能的方法和装置

权利要求书

1.利用电容性阳极储存生物电能的装置，包括阳极室、阴极室和离子交换膜，阳极室和阴极室由离子交换膜分隔开，其特征在于所述阳极室中的阳极采用电容性电极；所述电容性电极由如下方法制得：在经过预处理的基材电极上修饰超级电容材料制作具有超级电容性的电容性电极；在所述阳极室中加入产电细菌和有机物形成微生物燃料电池MFC阳极室。

2.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述阴极室中加入的阴极液为浓度为50-100 mmol/L的铁氰化钾水溶液或通入空气的水溶液。

3.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述预处理是指将基材置于质量分数为10-30 %的双氧水溶液中，在温度为60-90 ℃条件下水浴煮1-4小时，接着用去离子水在同一温度下水浴煮1-4小时，再用烘箱烘干。

4.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述修饰的方法包括：电化学修饰、化学沉积法修饰或物理粘结法修饰；其中电化学修饰包括恒电位电镀、恒电压电镀、循环伏安法电镀，化学沉积法修饰为溶胶凝胶法，物理粘结法包括利用聚四氟乙烯热压粘结或Nafion粘结。

5.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述基材电极包括碳布、石墨毡、碳毡、不锈钢网或泡沫镍。

6.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述超级电容材料包括双电层电容电极材料或赝电容电极材料中一种以上。

7.根据权利要求1所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述产电细菌包括具有产电能力的希瓦氏菌、地杆菌或大肠杆菌中一种以上，所述有机物包括乳酸、乙酸、葡萄糖、柠檬酸以及他们的对应的盐中一种以上。

8.根据权利要求6所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述双电层电容电极材料包括活性碳、介孔碳、石墨烯及其氧化物或碳纳米管。

9.根据权利要求6所述的利用电容性阳极储存生物电能的装置，其特征在于，所述赝电容电极材料包括二氧化钌、二氧化锰、铁氧化物、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或聚噻吩。

10.利用权利要求1所述装置储存生物电能的方法，其特征在于：在开路条件下，利用电容性电极的电容性，将具有超级电容性的电极装入MFC阳极室，在电池内部形成内置的电容系统，作为装置的储电系统，当细菌与具有超级电容性的电极产生接触，细菌消耗有机物产生的电子传递到阳极，利用具有超级电容性的电极的电容特性，储存MFC阳极室中产电细菌传递电子到电极上产生的生物电；在接入负载的条件下，连通阴阳极电路，装置对外放电，实现存储生物电的再生放电；利用修饰阳极在开路条件下储存的生物电，装置接入电路连通时，实现MFC暂态的输出功率提升。