一种单室微生物燃料电池的空气阴极的制作方法

摘要

本发明属于电化学领域，涉及一种单室微生物燃料电池的空气阴极的制作方法。本发明的制作方法是利用碳纸或碳布作为支撑物，首先将PVDF乳液和碳黑粉末混合，将混合物均匀涂抹在支撑物的一面，干燥后高温烧结形成碳基层，在碳基层上涂抹PVDF乳液，干燥后高温烧结形成空气扩散层，利用Nafion粘合剂将Pt/C结合在支撑物的另一面作为催化层，制备出新型的空气阴极。目前普遍利用PTFE制作空气阴极时的烧结温度高达370℃，而本发明的工艺烧结温度要求较低，且所用PVDF费用大约只是PTFE的三分之一。本发明制作的空气阴极经过理论和实际验证，表明不仅制作成本低，而且是一种高性能的空气阴极。

主权项

一种单室微生物燃料电池的空气阴极的制作方法，其特征是，所述的制作方法包括以下步骤：（1）将清洗干净并晾干后的支撑物，于温度为400℃中进行热处理；（2）以每平方厘米的支撑物用1～1.56mg的碳黑粉末，及每毫克的碳黑粉末用10μL质量浓度为18%的聚偏氟乙烯乳液的配比，称取碳黑粉末和质量浓度为18%的聚偏氟乙烯乳液并将二者混合得到糊状混合物；（3）将步骤（2）得到的糊状混合物均匀涂布在步骤（1）所得的支撑物的一个表面上，空气干燥后，于温度为200～350℃中进行烧结，在支撑物的一表面得到碳基层；（4）按每平方厘米的碳基层用5μL质量浓度为18%的聚偏氟乙烯乳液的配比，将质量浓度为18%的聚偏氟乙烯乳液均匀涂布到步骤（3）得到的碳基层的表面，空气干燥后，于温度为200～350℃中进行烧结，在碳基层的表面形成空气聚偏氟乙烯扩散层；（5）按每平方厘米的空气聚偏氟乙烯扩散层用0.2mg的Pt/C催化剂的配比，称取Pt/C，按Pt/C:碳黑粉末的重量比为1:3的配比称取碳黑粉末，将Pt/C与碳黑粉末混合均匀，得到Pt/C与碳黑粉末的混合物；（6）按每毫克步骤（5）得到的Pt/C与碳黑粉末的混合物中加入0.83μL的去离子水、6.67μL质量浓度为5%的全氟磺酸‑聚四氟乙烯共聚物水溶液和3.33μL的异丙醇分散剂的配比，向步骤（5）得到的Pt/C与碳黑粉末的混合物中依次加入去离子水、质量浓度为5%的全氟磺酸‑聚四氟乙烯共聚物水溶液和异丙醇，混合均匀得到混合物；然后将得到的混合物均匀涂布在步骤（4）所得支撑物另一没有空气聚偏氟乙烯扩散层的表面，干燥，得到单室微生物燃料电池的空气阴极。