[发明专利]纤维素基单室微生物燃料电池空气阴极及其制备方法

摘要

本发明提供一种纤维素基单室微生物燃料电池空气阴极，该空气阴极的扩散层是由纳米纤维素复合在基底上组成，所述纳米纤维素是以天然纤维素为原料制得；所述基底的材料为碳布或碳纸。本发明还提供所述单室微生物燃料电池空气阴极的制备方法。本发明提出的新型纤维素基的单室微生物燃料电池的空气阴极扩散层，是以天然纤维素为原料，天然纤维素具有来源广泛、产量高、可再生、环保无污染、成本低等优点。在所述扩散层上复合Pt/C和nafion层，制备方法简单，不需要高温烧结，得到的新型纤维素基的单室微生物燃料电池的空气阴极，经过理论和实际验证，表明是一种高性能的空气阴极。

主权项

1.一种纤维素基单室微生物燃料电池空气阴极，其特征在于，该空气阴极的扩散层是由纳米纤维素复合在基底上组成，所述纳米纤维素是以天然纤维素为原料制得；所述基底的材料为碳布或碳纸；所述单室微生物燃料电池空气阴极通过以下步骤制成：1)将天然纤维素和N,N‑二甲基甲酰胺混合，纤维素固含量1％，将乙酰氯加入上述混合物中，所述乙酰氯和纤维素之间的摩尔比为1:0.1，将所有反应混合物进行盘磨，盘磨的同时伴随着纤维素纤维表面上的羟基发生酯化反应，直至得到含有直径在2～1000nm、长为10～100μm的纳米纤维素悬浮液，2)将基底材料裁成片，将抽滤装置搭好，将裁好的基底材料置于滤膜上，3)将纳米纤维素悬浮液用二甲基甲酰胺稀释5～15倍，倒入滤杯进行抽滤，4)将二甲基甲酰胺抽滤完后，将基底材料从滤膜上揭下；5)将基底材料下表面的纤维素纳米纤维除净，基底材料上表面的纤维素纳米纤维薄膜保留完整，得到基底材料‑纤维素纳米纤维扩散层；6)按每平方厘米扩散层用0.1～0.4mg Pt的配比，称取Pt/C催化剂；7)向Pt/C催化剂中加入去离子水、Nafion溶液和异丙醇的混合溶剂，并超声15～40分钟制备得到催化剂分散液；8)将步骤7)得到的分散液用刷子均匀涂布在扩散层的没有纤维素纳米纤维薄膜的一面，干燥后得到单室微生物燃料电池空气阴极。