[发明专利]一种甲烷驱动微生物燃料电池阳极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高电化学活性的气体扩散布阳极，其特征在于，该阳极由复合导电布料粘附在塑料管外表面形成，同时，复合导电布料外表面还缠绕有导电丝，构成阳极的导线；

所述塑料管壁带微孔，且一端密封，另一端与一导气管连接，通过该导气管向塑料管内输入目的气体；

所述复合导电布料由冲锋衣布与碳布粘合在一起形成，碳布粘附在冲锋衣布的聚四氟乙烯涂层薄膜面的反面，

所述复合导电布料的冲锋衣布的聚四氟乙烯涂层薄膜面与塑料管外表面粘附在一起；

所述气体扩散布阳极用于甲烷驱动的微生物燃料电池。

2.根据权利要求1所述一种高电化学活性的气体扩散布阳极，其特征在于，冲锋衣布与碳布粘合在一起所用的粘合剂为Nafion溶液或导电胶水；所述塑料管壁微孔的孔径为1mm～2mm。

3.权利要求1～2任一项所述的气体扩散布阳极在微生物燃料电池中的应用。

4.一种甲烷驱动的微生物燃料电池，其特征在于，所述电池为含有权利要求1～2任一项所述的气体扩散布阳极的双室MFC。

5.根据权利要求4所述的一种甲烷驱动的微生物燃料电池，其特征在于，MFC阴极室中含有阴极和阴极液，MFC阳极室中含有阳极液和厌氧甲烷氧化微生物，MFC阴极室与MFC阳极室之间用质子交换膜隔开，MFC阳极室和阴极室构成密封环境。

6.根据权利要求5所述的一种甲烷驱动的微生物燃料电池，其特征在于，所述阴极液为20～100 mmol/L的铁氰化钾磷酸盐缓冲液，pH为6.8～7.2。

7.根据权利要求5所述的一种甲烷驱动的微生物燃料电池，其特征在于，所述阳极液的配方为，每升阳极液含有NH₄Cl 0.08～0.12g、 KHCO₃ 0.48～0.52g、NaH₂PO₄·2H₂O 5.9～6g、Na₂HPO₄ 8.5～9g、MgSO₄·7H₂O 0.18～0.22g、CaCl₂·2H₂O 0.08～0.12g，余量为水，pH为6.8～7.2。

8.权利要求4～7任一项所述一种甲烷驱动的微生物燃料电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求1～2任一项所述的气体扩散布阳极安装至双室MFC阳极室，将阴极装入MFC阴极室；阳极室中还含阳极液，阴极室中还含有阴极液；阳极液与阴极液用质子交换膜隔开；所述MFC阳极室和阴极室一起构成密封环境；

阳极的导气管与注射器相连，通过施加压力能向阳极的塑料管内通入甲烷气体；

将厌氧污泥接种至MFC阳极室，阳极和阴极之间通过导线形成闭合回路；待产电电流降至基线时更换阳极液，得甲烷驱动的微生物燃料电池。

9.一种从污泥中富集微生物的方法，特征在于，包括以下步骤：

将厌氧污泥接种到权利要求4～8任一项所述电池的MFC阳极室中，将电池在36.5～37.5 °C、厌氧条件运行12～17 天，更换88～92%体积的阳极液；重复操作2～4次后，更换100%体积的阳极液，阳极室不含污泥有机物，甲烷是唯一的电子来源，继续运行电池，能够进一步富集微生物；

在电池运行过程中，甲烷气体从电池阳极塑料管壁微孔中扩散出来在阳极被富集的甲烷厌氧氧化微生物利用，产生的电子传递至阳极。

10.根据权利要求9所述的一种从污泥中富集微生物的方法，特征在于，所述微生物包括厌氧甲烷氧化菌和产电菌。