CN204809327U - 微生物燃料电池阳极 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种微生物燃料电池阳极，包括：压合成一体的第一层聚苯胺层和第二层碳材料层。本实用新型提供的微生物燃料电池阳极结构简单，选用的电极材料具备良好的导电性能，且聚苯胺层表面带有大肠杆菌印记，使电极与大肠杆菌形成特异性结合，可提高电极表面富集大肠杆菌的数量，并可抑制杂菌的产生。

Description

微生物燃料电池阳极
技术领域
本实用新型涉及微生物燃料电池技术领域，具体涉及在微生物燃料电池的阳极表面构建与大肠杆菌外形相适应的结构
技术背景
微生物燃料电池(microbialfuelcells，MFCs)是以微生物作为催化剂催化氧化有机物或无机物，并将这些物质内蕴含的化学能转化为电能的装置。MFCs可利用的物质非常广泛，甚至污水中的污染物都可以作为其生产电能的燃料。因此，在解决当下全球面临的能源短缺和环境污染问上，MFCs技术具有很高的潜在价值。但是，目前的MFCs由于受到很多因素的限制，其输出功率等性能尚不能满足现实的需要，尚处在初步研究阶段。
MFCs是通过附着在其阳极上的产电微生物进行能量转换。产电微生物把呼吸过程中产生的电子，通过电子媒介体转移到电池阳极，经外电路将电子传递到阴极，形成外电流；同时将产生的氢离子通过质子交换膜(PEM)传递到阴极，在阴极质子与电子、氧发生反应生成水，实现电池内电荷的传递，从而完成整个生物电化学过程和能量转化过程。
大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，适合作为MFCs阳极产电微生物，并且培养容易，使用相对安全。因此，目前MFCs研究中大肠杆菌作为产电微生物使用是非常广泛的。
在大肠杆菌作为产电微生物的MFCs阳极室中，主要是附着在阳极表面的大肠杆菌起到生产电子的作用。大肠杆菌在MFCs阳极表面富集的数量以及与阳极材料结合的状况决定着此类MFCs的性能。促进大肠杆菌在MFCs阳极表面附着并形成良好结合的方式主要有：○1使用高比表面积的材料，如使用泡沫碳、碳毡、碳纤维和金属网等作为MFCs阳极材料，增大大肠杆菌可附着的面积。○2利用聚苯胺等导电高分子材料在碳材料表面形成导电聚合物膜层，促进大肠杆菌在电极表面生长和向电极传递电子。○3通过化学修饰，如用氨气处理碳纸表面使其羟基化和在碳纸表面修饰电子媒介体中性红等方式改大肠杆菌与电极材料的结合。但这些结构的改进都缺乏对于大肠杆菌的针对性。
实用新型内容
本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。
为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种带有大肠杆菌印迹的生物燃料电池阳极。该种电极包括结合在一起两层导电材料层：第一层为带有大肠杆菌印迹的聚苯胺层和作为电极导电碳材料层。
优选地，该电极第一层为具有大肠杆菌外形负向结构的聚苯胺层。
优选地，该电极第一层聚苯胺层厚度在3-10μm之间，要有足够的厚度满足结构印迹需要，又不能过厚影响导电性能。
通过阅读说明书，从事本领域研究工作的科研人员将可以更好地了解该技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本实用新型实施例的微生物燃料电池阳极的结构示意图。
其中：1、碳材料层；2、聚苯胺层；3、大肠杆菌印迹。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供一种带有大肠杆菌印迹的生物燃料电池阳极，。该种电极包括结合在一起两层导电材料层：带有大肠杆菌印迹的聚苯胺层和作为电极导电碳材料层。
在本实施例中，聚苯胺层厚度为3-10μm之间。
本实用新型中构建一种表面带有与大肠杆菌外形高度吻合的微观结构的MFCs阳极，将对大肠杆菌在该种电极表面附着并形成良好的结合非常有利。并且，由于该电极表面具有与大肠杆菌外形高度吻合的微观结构，还能起到与大肠杆菌专一性结合的作用，可有效促进大肠杆菌与可能存在杂菌竞争MFCs阳极表面。此外，还可以通过此性质将MFCs应用于检测特定微生物的传感器。
以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (2)

1.一种微生物燃料电池的阳极，包括：压合成一体的第一层聚苯胺层和第二层碳材料层，其特征在于，所述聚苯胺层表面带有大肠杆菌印记。
2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池的阳极，其特征在于，所述聚苯胺层厚度在3～10μm之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106981668A (zh) * 2017-05-04 2017-07-25 天津天狮学院 一种微生物电极及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106981668A (zh) * 2017-05-04 2017-07-25 天津天狮学院 一种微生物电极及其制备方法和应用

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