[发明专利]易于规模化制备的微生物燃料电池空气阴极及制备方法

权利要求书

1.易于规模化制备的微生物燃料电池空气阴极，其集电体材料为三维结构的多孔材料泡沫镍片材，其特征在于，所述的泡沫镍的两面分别涂覆扩散层和催化层；

所述扩散层由里层的混合碳基本层与外层的聚四氟乙烯层组成，混合碳基本层中包含按重量比3∶1混合的纳米活性炭和导电碳，以及作为粘附剂的30％wt的聚四氟乙烯，混合碳基本层的载碳量为10～18mg/cm²，聚四氟乙烯乳液的加入比例为10ml/克混合碳粉；

所述催化层中包含微米活性炭、导电碳、97％异丙醇和作为粘附剂的30％wt的聚四氟乙烯，催化层中的微米活性炭载量为20～30毫克/平方厘米电极面积，导电碳载量为7.5～10.5毫克/平方厘米电极面积；在催化层的混合物中，97％异丙醇的加入量为3.6毫升/克混合物，聚四氟乙烯乳液的加入量为1毫升/克混合物。

2.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述泡沫镍的孔隙率大于95％，面密度为250～440克/m²，厚度为1.2～2.6mm。

3.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述扩散层中的聚四氟乙烯层为四层。

4.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述混合碳基本层中的纳米活性碳的粒度为80～200nm。

5.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述催化层中微米活性碳的粒度为5～10um。

6.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，该空气阴极的厚度为1mm。

7.制备权利要求1所述空气阴极的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)制作混合碳基本层：

将纳米活性炭粉与导电碳粉按重量比3∶1混合，然后加入浓度为30％wt的聚四氟乙烯乳液中混合成膏状，加入的比例为每克混合碳粉加入10毫升聚四氟乙烯乳液；将膏状混合物涂覆到泡沫镍的一个侧面上，混合碳粉的涂载量为14mg/cm²；涂覆了碳粉的泡沫镍在370℃下加热15分钟，取出冷却至室温；

(2)制作聚四氟乙烯层：

在步骤(1)制作的混合碳基本层的表面，均匀涂覆一层60％wt的聚四氟乙烯乳液，在370℃下加热15分钟；重复该步骤数次，使表面形成多层聚四氟乙烯层；

(3)制作催化层：

将微米活性炭粉与导电碳粉、30％wt聚四氟乙烯乳液和97％异丙醇混合成膏状，其中，每克混合碳粉中加1毫升的聚四氟乙烯乳液、3.6毫升的97％异丙醇；将膏状物涂覆在泡沫镍无聚四氟乙烯层的另一面，在270℃下加热15分钟；然后用压机将电极压制到厚度为1mm。