[发明专利]生物发电用阳极及利用该阳极的发电方法和装置

权利要求书

1.一种生物发电用阳极，其特征在于，其含有表面的至少一部分被亲水性聚合物层包覆的导电性基材，电子介体化学键合并被引入于该亲水性聚合物层上，pH＝7下的标准电极电位(E₀’)处于-0.13V～-0.28V的范围内。

2.根据权利要求1所述的生物发电用阳极，其中，所述亲水性聚合物层的平均层厚为200nm以下。

3.根据权利要求1或2所述的生物发电用阳极，其中，相对于构成所述亲水性聚合物层的亲水性聚合物的构成亲水性单体单元，引入1～30摩尔％的电子介体。

4.根据权利要求1～3任一项所述的生物发电用阳极，其中，引入于所述亲水性聚合物层上的所述电子介体具有亲水性的官能团。

5.根据权利要求1～4任一项所述的生物发电用阳极，其中，构成所述亲水性聚合物层的亲水性聚合物为在结构中含有选自氨基、亚胺基、羧基和磺酸基之中的至少1种官能团的聚合物。

6.根据权利要求1～5任一项所述的生物发电用阳极，其中，所述亲水性聚合物为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚烯丙胺、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。

7.根据权利要求～6任一项所述的生物发电用阳极，其中，所述电子介体为选自蒽醌衍生物、萘醌衍生物、苯醌衍生物、异咯嗪衍生物之中的1种以上的氧化还原物质。

8.根据权利要求7所述的生物发电用阳极，其中，所述电子介体为选自蒽醌羧酸类(AQC)、氨基蒽醌类(AAQ)、二氨基蒽醌类(DAAQ)、蒽醌磺酸类(AQS)、二氨基蒽醌磺酸类(DAAQS)、蒽醌二磺酸类(AQDS)、二氨基蒽醌二磺酸类(DAAQDS)、乙基蒽醌类(EAQ)、甲基萘醌类(MNQ)、甲基氨基萘醌类(MANQ)、溴甲基氨基萘醌类(BrMANQ)、二甲基萘醌类(DMNQ)、二甲基氨基萘醌类(DMANQ)、拉帕醇(LpQ)、羟基(甲基丁烯基)氨基萘醌类(ALpQ)、萘醌磺酸类(NQS)、三甲基氨基苯醌类(TMABQ)、黄素单核苷酸(FMN)以及它们衍生物之中的1种以上的氧化还原物质。

9.根据权利要求1～8任一项所述的生物发电用阳极，其中，所述导电性基材至少含有带有导电性的碳材料。

10.根据权利要求9所述的生物发电用阳极，其中，所述导电性基材含有选自石墨、碳黑、富勒烯、碳纳米管(CNT)、气相生长碳纤维(VGCF)、碳毡、碳布、碳纸之中的至少一种。

11.根据权利要求9或10所述的生物发电用阳极，其中，所述导电性基材和亲水性聚合物层通过共价键或氢键结合。

12.根据权利要求1～8任一项所述的生物发电用阳极，其中，所述导电性基材选自铝、镍、铁、铜、金、铂、不锈钢、铁-硅合金、钙-硅合金、铝-锌-硅合金、钼-钒合金、镍-铜合金。

13.根据权利要求1～12任一项所述的生物发电用阳极，其中，构成所述亲水性聚合物层的亲水性聚合物相对于该亲水性聚合物的构成亲水性单体单元以0.01～10摩尔％的比例相互交联。

14.一种生物发电用阳极的制造方法，其为权利要求1～13任一项所述的生物发电用阳极的制造方法，其包括以下工序：形成导电性基材表面的至少一部分被亲水性聚合物包覆的亲水性聚合物包覆导电性基材的亲水性聚合物包覆导电性基材形成工序；以及向该亲水性聚合物包覆导电性基材引入电子介体的电子介体引入工序。

15.根据权利要求14所述的生物发电用阳极的制造方法，其中，所述亲水性聚合物包覆导电性基材形成工序为：将亲水性聚合物浓度为50g/L以下的聚合物溶液滴加、涂覆、喷涂或浸渍于导电性基材上，从而使亲水性聚合物附着或固定在导电性基材上的附着/固定化工序。

16.根据权利要求14所述的生物发电用阳极的制造方法，其中，所述亲水性聚合物包覆导电性基材形成工序为：使导电性基材的官能团与亲水性聚合物的官能团化学键合，将亲水性聚合物固定在导电性基材上的固定化工序。