CN109616690A - 阳极电解液和基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池 - Google Patents

阳极电解液和基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池 Download PDF

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CN109616690A CN201811503949.8A CN201811503949A CN109616690A CN 109616690 A CN109616690 A CN 109616690A CN 201811503949 A CN201811503949 A CN 201811503949A CN 109616690 A CN109616690 A CN 109616690A
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杨志恒
易国斌
孙乐乐
林文静
李伟钊
唐子伦
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Abstract

本发明属于电池的技术领域，尤其涉及阳极电解液和基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池。本发明提供了一种阳极电解液，由三价铁盐化合物、酸溶液、生物质和水在特定条件下反应得到阳极电解液；其中，所述特定条件为加热，或加热并光照条件。本发明综合了液流电池和燃料电池的优点，开发了一种加热或加热并光照驱动的基于双Fe3+/Fe2+氧化还原电对的生物质燃料电池，本发明能极大提高生物质转换电能的效率。

Description

阳极电解液和基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的 生物质燃料电池
技术领域
本发明属于电池的技术领域，尤其涉及阳极电解液和基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池。
背景技术
随着全球能源结构的持续转型，对可再生清洁能源的开发利用逐渐深入，同时，如何实现可再生清洁能源的高效转换成为亟待解决的问题。生物质资源来源广泛，储量丰富。我国作为农业大国，每年产生大量的农作物秸秆、甘蔗渣等生物质废弃物。开发利用生物质发电项目占总投资的20％，国内每年产生的9亿多吨秸秆成为国家发展生物质能源的重要研究对象。如何开发高效低成本的生物质发电技术，有效缓解我国用电量大、电价贵且严重依赖非可再生能源的现状成为亟待解决的问题。目前，常见的生物质发电方式是直接燃烧发电。该方法一方面其尾气燃烧处理成本高，另一方面能源的利用效率低下。
液流电池是一种很有前景的电池技术，其具有高效、环保、容量大、能大电流充放电和深度放电等优点。现有的液流电池技术只能用于储能，即只可将其他发电方式产生的电能进行储存和释放，自身不能产生电能，存在能源的来源问题。单一金属溶液作为电解质的液流电池，如全钒液流电池等，仅可用于储存外界输入的能量，其自身并不能通过消耗燃料产生电能。另外，全钒液流电池等还存在因钒溶解度低而导致的电池能量密度低等问题。
燃料电池是一种能将化学能转变成电能、热能以及一些化学副产物的能源转换装置。燃料物质在阳极发生氧化反应，氧化物在阴极发生还原反应。其在运行时不需要充电，只需从外界源源不断地输运燃料和氧化剂等物质，便可以实现持续转化产生电能。现有的燃料电池一般采用铂等贵金属为催化剂，成本高、易中毒且难以打断生物质中的碳碳键，导致无法环境友好地高效降解生物质。而本发明所用的三价铁盐储量丰富、价格低廉、性能稳定且氧化力强。
现有的生物质能源利用方式，如直燃发电、混煤发电和气化发电等技术，发电效率低且生物质储运成本高。常见的微生物燃料电池也存在发电效率低的问题，且产电菌自身代谢能力和寿命有限，反应条件苛刻。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于生物质燃料电池发电的阳极电解液。
本发明另一个目的是提供一种发电效率高的基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池。
本发明提供了一种阳极电解液，由三价铁盐化合物、酸、生物质和水在特定条件下反应得到阳极电解液；其中，所述特定条件为加热，或加热并光照条件。
更为优选的，所述光照为紫外光，利用Fe3+对紫外光的强吸收性，在加热阳极电解液的同时进行紫外光照，利用高能紫外光和热的共同作用高效降解生物质，进一步提高生物质转换为电能的效率。
需要说明的是，生物质可以为农林类生物质、水生植物、草本植物等。具体的生物质选自水稻秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、花生壳、草、水葫芦和藻类中的一种或多种。
需要说明的是，生物质具体为经机械粉碎后的生物质粉末。
需要说明的是，阳极电解液制备方法为将三价铁盐化合物、酸和水混合，并加入生物质，然后在加热或加热并光照条件下反应得到阳极电解液。
作为优选，所述三价铁盐化合物选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸铁和磷酸铁中的一种或多种。
作为优选，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸和磷酸中的一种或多种。
作为优选，按照三价铁盐化合物、酸和水的混合溶液体积之和计算，所述三价铁盐化合物的浓度为0.05～3.5mol/L。
作为优选，按照三价铁盐化合物、酸和水的混合溶液体积之和计算，所述酸的浓度为0.05～5.0mol/L。
作为优选，按照三价铁盐化合物、酸和水的混合溶液体积之和计算，所述生物质的加入量为0.05～100g/L。
作为优选，所述加热的温度为70～115℃。
作为优选，所述加热的时间为0.5～10h。
本发明还公开了一种基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池，包括：
阳极电解液槽，阳极电解液置于所述阳极电解液槽内；
阳极，所述阳极电解液与阳极管道连接；
阴极电解液槽，阴极电解液置于所述阴极电解液槽内；
阴极，所述阴极电解液与阴极管道连接；
将所述阳极和所述阴极隔开的质子交换膜；
将所述阳极和所述阴极外接的负载；
气体管道，所述气体管道与所述阴极电解液槽连通；
所述阳极电解液包括以上所述任意一种的阳极电解液；
所述阴极电解液包括三价铁盐化合物、氧化剂和水。
需要说明的是，阴极电解液的三价铁盐化合物选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸铁和磷酸铁中的一种或多种。
需要说明的是，阴极电解液的氧化剂选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸、磷酸、过氧化氢和高锰酸钾中的一种或多种。
作为优选，所述阴极电解液还包括硝酸，所述硝酸在阴极电解液的浓度为0.05～0.25mol/L；所述气体管道通入氧气，所述氧气的流速为10～ 60mL/min。
需要说明的是，阴极电解液制备方法为将三价铁盐化合物、氧化剂和水混合，得到阴极电解液。
需要说明的是，阴极电解液的三价铁盐化合物在阴极电解液的浓度为 0.05～3.5mol/L，阴极电解液的氧化剂在阴极电解液的浓度为0.05～5.0mol/L。
需要说明的是，本发明的基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池主要包括阴极、阳极、质子交换膜、导线、负载、泵、导管、阴极电解液槽和阳极电解液槽部件，按一定顺序组装起来构成本发明所用生物质燃料电池。
具体为：将阳极电解液装入阳极电解液槽，将阴极电解液装入阴极电解液槽；阳极电解液与阳极通过泵和导管连接，阴极电解液与阴极通过泵和导管连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载通过导线分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后通过管道再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中通入氧气，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。本发明的生物质燃料电池的工作原理示意图如附图1所示，具体来讲，阳极电解液经泵输送至阳极时，阳极电解液中的二价铁离子在阳极释放电子对外部负载供电，同时转变为三价铁离子，并随阳极电解液的流动输送回阳极电解液槽，继续氧化生物质或其中间产物；释放的电子经外电路移至阴极。阴极电解液经泵被输送至阴极，阴极电解液中的三价铁离子在阴极板接受外电路输运来的电子而转变为二价铁离子，并随阴极电解液的流动被输送回阴极电解液槽。向阴极电解液槽加入硝酸并通入氧气使二价铁离子转变回三价铁离子，实现阴极电解液的再生，从而实现电池系统的稳定运行。
本发明的生物质燃料电池可将多种生物质或生物质废弃物直接高效转化为电能，不受卡诺循环限制，转换效率高。另外，本发明所研制电池可作为小型可移动发电机(功率1000-5000W左右)，便于农村家庭使用，既可解决现有大型生物质发电厂无法解决的生物质原料高成本收集运输问题，又可解决焚烧农作物废弃物的空气污染问题。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
与常规加热降解生物质的方法相比，本发明基于Fe3+对紫外光的强吸收性能，利用紫外光照射并加热的方法实现低温下生物质能向电能的直接高效转换。与使用贵金属催化的传统燃料电池或使用杂多酸、钒氧等昂贵氧化剂的生物质燃料电池相比，本发明生物质燃料电池的阴阳极电解液所用氧化剂均为储量丰富、价格低廉、溶解度高、稳定性好且环境友好的三价铁盐，既降低了生物质燃料电池的成本，又无有毒有害物质的排出，且实现了生物质能向电能的直接高效转换。
本发明综合了液流电池和燃料电池的优点，开发了一种加热或加热并光照驱动的基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池。阳极电解液采用溶解度高、价格低廉的三价铁盐为氧化剂，在氧化生物质的同时将能量储存于二价铁离子中，然后随阳极电解液输运至电池阳极板释放电子对外供电，同时转变回三价铁盐，继续氧化生物质，实现阳极电解液体系稳定持续提供电子的效能。阴极采用同样的三价铁盐为阴极电解液，从阴极接受外电路输运来的电子而转化为二价铁离子，并利用氧气氧化再生以实现阴极电解液体系的稳定，从而实现生物质能向电能的高效稳定转换。此外，为深度高效氧化降解生物质，本发明进一步利用Fe3+对光照的强吸收性，在加热阳极生物质电解液的同时进行光照，利用高能光和热的共同作用高效降解生物质，进一步提高生物质转换为电能的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池的工作原理示意图；
图2为本发明实施例1提供的未氧化降解的甘蔗渣、甘蔗渣加热降解5h 所得固体产物的红外谱图，其中，原样为未氧化降解的甘蔗渣，5h样为甘蔗渣氧化降解固体产物；
图3为本发明实施例2提供的生物质燃料电池的输出的电压-电流密度- 功率密度图；
图4为本发明实施例3提供的生物质燃料电池的输出的电压-电流密度- 功率密度图；
图5为本发明实施例4和5提供的生物质燃料电池的恒电压持续放电的电流密度-时间图；
图6为本发明实施例6提供的未进行氧化降解的甘蔗渣的形貌SEM图；
图7为本发明实施例6提供的加热降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物的形貌SEM图；
图8为本发明实施例6提供的光照-加热共降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物的形貌SEM图；
图9为基于本发明实施例7和8提供的采用加热降解法和光照-加热共降解法制得阳极电解液的生物质燃料电池的发电性能图。
具体实施方式
本发明提供了一种阳极电解液与基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池，用于解决现有技术中生物质电池发电效率低的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，以下实施例所用原料均为市售或自制。
实施例1
本发明实施例提供第一种阳极电解液，具体步骤如下：
1、将120g六水合三氯化铁和45mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL 三价铁的酸溶液，然后加入10g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至115℃恒温反应 5h，过滤反应液得到固体产物，将固体产物低温烘干，得到甘蔗渣氧化降解固体产物。
2、红外测试分析：将步骤1前的甘蔗渣和步骤1中经5h氧化降解所得甘蔗渣氧化降解产物做红外测试，结果如附图2所示。由图2可以看出，反应5h时所得甘蔗渣氧化降解固体产物的红外谱图与未氧化降解甘蔗渣的红外谱图差别非常明显，特征峰的峰型发生显著变化。与甘蔗渣原样相比，5h时的甘蔗渣氧化降解产物在2930cm-1附近的C-H键伸缩振动峰大幅消弱，表明三价铁盐有效打断甘蔗渣中的部分化学键。另外，甘蔗渣经氧化降解反应后，在1052cm-1处的糖苷键C-O-C特征峰强度显著减弱。由此可见，三价铁离子可以高效氧化降解甘蔗渣。
实施例2
本发明实施例提供第一种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、阳极电解液的制备：将120g的六水合三氯化铁和45mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，然后加入5g水稻秸秆，搅拌均匀后加热至100℃，并恒温反应5h，得到阳极电解液。
2、阴极电解液的制备：将80g的六水合三氯化铁和30mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中加入5ml硝酸并通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的各项电性能，包括输出电压、电流密度和功率密度，结果如附图3所示。本实施例的生物质燃料电池的最大输出电压为0.35V，最大电流密度为278.84mA/cm2、最大功率密度为14.966mW/cm2。
实施例3
本发明实施例提供第二种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、阳极电解液的制备：将120g的六水合三氯化铁和45mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，然后加入5g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至100℃，并恒温反应5h，得到阳极电解液。
2、阴极电解液的制备：将80g的六水合三氯化铁和30mL浓盐酸溶于去离子水中配制300mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中加入5ml硝酸并通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的各项电性能，包括输出电压、电流密度和功率密度，结果如附图4所示。本实施例的生物质燃料电池的最大输出电压为0.28V，最大电流密度为432.8mA/cm2、最大功率密度为23.24mW/cm2。
实施例4
本发明实施例提供第三种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、阳极电解液的制备：将120g的六水合三氯化铁和45mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，然后加入10g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至100℃，并恒温反应5h，得到阳极电解液。
2、阴极电解液的制备：将80g的六水合三氯化铁和30mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的输出电流密度随时间的变化情况，结果如附图5所示。
实施例5
本发明提供第四种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、阳极电解液的制备：将120g的六水合三氯化铁和45mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，然后加入10g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至100℃，并恒温反应5h，得到阳极电解液。
2、阴极电解液的制备：将80g的六水合三氯化铁和30mL浓盐酸溶于去离子水中配制成300mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤 2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中加入5ml硝酸并通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的输出电流密度随时间的变化情况。结果如附图5所示。
当实施例4的生物质燃料电池的电压稳定在0.15V时，在阴极电解液槽只通入氧气的情况下，该电池系统输出的电流密度初期约为175mA/cm2，经持续放电1h逐渐降至约150mA/cm2，表明只通入氧气，阴极电解液中三价铁离子的再生速率相对较慢，低于三价铁离子的消耗速率，使得电池系统的输出功率密度难以稳定；当实施例5的生物质燃料电池的电压稳定在0.15V，在阴极电解液槽通入氧气的同时加入微量硝酸，可使实施例5的生物质燃料电池的输出电流密度稳定在约190mA/cm2，表明加入硝酸并通入氧气可大大提高二价铁离子被氧化为三价铁离子的速率，进而加快阴极电解液的再生速率，使得实施例5的生物质燃料电池可以稳定地对外供电。实施例5的生物质燃料电池持续放电时的功率密度约28mW/cm2。
实施例6
本发明实施例提供两种甘蔗渣氧化降解固体产物的比较分析情况，步骤如下：
1、加热降解法：将27.03g六水合三氯化铁和10mL浓盐酸溶于40mL的去离子水中配制成三价铁的酸溶液，然后加入2g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至 110℃恒温反应3h，过滤反应液得到固体产物，将固体产物低温烘干，得到加热降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物。
2、光照-加热共降解法：将27.03g六水合三氯化铁和10mL浓盐酸溶于 40mL去离子水中配制成三价铁的酸溶液，然后加入2g甘蔗渣，搅拌均匀，在光照下加热至110℃并恒温反应3h，过滤反应液得到固体产物，将固体产物低温烘干，得到光照-加热共降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物，光照为紫外光。
3、固体反应物形貌分析：甘蔗渣(未进行氧化降解)、加热降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物及光照-加热共降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物的形貌如图6-8所示。图6中甘蔗渣的表面光滑且结构致密；图7中利用加热降解法降解甘蔗渣3h时加热降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物的表面变得粗糙不平；图8中利用光照-加热共降解法降解甘蔗渣3h时光照-加热共降解法的甘蔗渣氧化降解固体产物的表面变得更加疏松和凹凸不平，表明光照-加热共降解法降解效率更高。
实施例7
本发明提供第五种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、加热降解法制备阳极电解液：将27.03g的六水合三氯化铁和10mL浓盐酸溶于40mL的去离子水中配制成三价铁的酸溶液，然后加入2g甘蔗渣，搅拌均匀后加热至110℃，并恒温反应3h，得到阳极电解液。
2、阴极电解液的制备：将135.15g的六水合三氯化铁和50mL浓盐酸溶于去离子水中配制500mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中加入5ml硝酸并通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的各项电性能，包括输出电压、电流密度和功率密度，结果如附图9所示。
实施例8
本发明提供第六种生物质燃料电池，具体步骤如下：
1、光照-加热共降解法制备阳极电解液：将27.03g的六水合三氯化铁和 10mL浓盐酸溶于40mL的去离子水中配制成三价铁的酸溶液，然后加入2g 甘蔗渣，搅拌均匀后在光照下加热至110℃，并恒温反应3h，得到阳极电解液，光照为紫外光。
2、阴极电解液的制备：将135.15g的六水合三氯化铁和50mL浓盐酸溶于去离子水中配制500mL三价铁的酸溶液，得到阴极电解液。
3、发电性能测试：将步骤1的阳极电解液装入80℃的阳极电解液槽，将步骤2的阴极电解液装入80℃的阴极电解液槽；阳极电解液与阳极管道连接，阴极电解液与阴极管道连接；质子交换膜将阳极和阴极隔开；负载分别与阳极和阴极外接；气体管道与阴极电解液槽连通；用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送到阳极和阴极发生电化学反应，然后再分别流回阳极电解液槽和阴极电解液槽继续进行氧化再生反应。同时，在阴极电解液中加入5ml硝酸并通入氧气，氧气的流速为30mL/min，以氧化因阴极反应而产生的二价铁离子，进而使阴极电解液再生。利用生物质燃料电池，采用扫描电流法在线检测本实施例的生物质燃料电池的各项电性能，包括输出电压、电流密度和功率密度，结果如附图9所示。
实施例7采用加热降解法时得到阳极电解液的生物质燃料电池中最大输出电压为0.33V，最大电流密度为397mA/cm2、最大功率密度为25.8mW/cm2；实施例8采用光照-加热共降解法时得到阳极电解液的生物质燃料电池的最大输出电压为0.34V，最大电流密度为402mA/cm2、最大功率密度为26.7 mW/cm2。由此可见，光照-加热共降解法比单一的加热降解法的最大输出电压、最大电流密度和最大功率密度均更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阳极电解液，其特征在于，由三价铁盐化合物、酸、生物质和水在特定条件下反应得到阳极电解液；其中，所述特定条件为加热，或加热并光照条件。
2.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，所述三价铁盐化合物选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸铁和磷酸铁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸和磷酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，按照三价铁盐化合物、酸和水的混合溶液体积之和计算，所述三价铁盐化合物的浓度为0.05～3.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，按照三价铁盐化合物、酸和水的混合溶液体积之和计算，所述酸的浓度为0.05～5.0mol/L。
6.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，按照三价铁盐化合物、酸和水的体积之和计算，所述生物质的加入量为0.05～100g/L。
7.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，所述加热的温度为70～115℃。
8.根据权利要求1所述的阳极电解液，其特征在于，所述加热的时间为0.5～10h。
9.基于三价铁离子/二价铁离子氧化还原电对的生物质燃料电池，其特征在于，包括：
阳极电解液槽，阳极电解液置于所述阳极电解液槽内；
阳极，所述阳极电解液与阳极管道连接；
阴极电解液槽，阴极电解液置于所述阴极电解液槽内；
阴极，所述阴极电解液与阴极管道连接；
将所述阳极和所述阴极隔开的质子交换膜；
将所述阳极和所述阴极外接的负载；
气体管道，所述气体管道与所述阴极电解液槽连通；
所述阳极电解液包括权利要求1至8任意一项所述的阳极电解液；
所述阴极电解液包括三价铁盐化合物、氧化剂和水。
10.根据权利要求9所述的生物质燃料电池，其特征在于，所述阴极电解液还包括硝酸，所述硝酸在阴极电解液的浓度为0.05～0.25mol/L；
所述气体管道通入氧气，所述氧气的流速为10～60mL/min。
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