[发明专利]一种微生物燃料电池的空气阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种微生物燃料电池空气阴极，其特征在于，由保护层，催化层和扩散层组合而成，所述保护层覆盖于催化层表面，为惰性高分子材料或具有离子传导能力的高分子材料由静电纺丝技术制备成的具有微孔结构的薄层，微孔结构薄层的孔隙尺寸为200nm～10000nm，孔隙率为80%以上，纤维直径为100nm～1500nm，保护层厚度为1μm～50μm。

2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池空气阴极，其特征在于，所述保护层为惰性高分子材料或具有离子传导能力的高分子材料与抗菌材料复合后由静电纺丝技术制备成的具有微孔结构的薄层。

3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池空气阴极，其特征在于，所述静电纺丝技术包括溶液静电纺丝或熔融静电纺丝。

4.权利要求1所述的微生物燃料电池空气阴极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)  首先将碳布扩散层置于静电纺丝装置的聚四氟乙烯接收板上，接收板与喷头距离为15cm；

2)  将氧还原催化剂与催化剂粘合剂混合超声，制成催化剂墨水，将墨水输入静电纺丝装置的针筒内，控制针头的移动轨迹在电极范围内进行纺丝，施加直流电压15kV，催化剂墨水的供给速率为2mL/h；达到目标催化剂担量即停止，烘干；

3)  将制备的带有催化层的碳布置于静电纺丝装置的聚四氟乙烯接收板上，将惰性高分子材料或具有离子传导能力的高分子材料溶于有机溶剂制成质量分数为8.0wt%溶液为保护层墨水，输入静电纺丝装置的针筒内，通过控制针头的移动轨迹在电极范围内进行纺丝，施加电压为25kV，保护层墨水的供给速率为2mL/h；达到目标担量即停止，烘干。

5.根据权利要求4所述的微生物燃料电池空气阴极的制备方法，其特征在于，所述的保护层墨水中还含有抗菌材料，为高分子材料重量的1~10%。

6.根据权利要求5所述的微生物燃料电池空气阴极的制备方法，其特征在于，所述的抗菌材料包括纳米银颗粒、溶菌酶或电气石。

7.根据权利要求4所述的微生物燃料电池空气阴极的制备方法，其特征在于，所述的惰性高分子材料是尼龙类或聚砜类。

8.根据权利要求4所述的微生物燃料电池空气阴极的制备方法，其特征在于，所述的具有离子传导能力的高分子材料为磺化阳离子材料或季铵化阴离子交换材料。