[发明专利]一种VO2／S-AC泡沫镍空气阴极

权利要求书

1.一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于通过以下步骤制备而成：

步骤一：按照质量比1:1将聚乙烯醇，聚四氟乙烯混合均匀后配制成浓度为10%的催化乳浊液，将VO₂与S-AC按照质量比2:1混合均匀，按照质量比1:3称取VO₂/S-AC混合物和催化乳浊液，将VO₂/S-AC混合物和催化乳浊液经过超声波混合40min，将混合溶液加热至65℃，持续搅拌2h破乳，得到催化层原料；

步骤二：通过压片机将泡沫镍压制成0.6mm的薄片，将催化层原料均匀地刮涂于泡沫镍上表面，随后在压力为70kPa，功率为100W的条件下微波反应5min，将薄片表面多余的粉末轻轻扫掉，得到覆有催化层的泡沫镍；

步骤三：用DMF将聚二甲基硅氧烷配置成浓度为10%的溶液，按照聚二甲基硅氧烷：炭黑质量比1:4向溶液中加入炭黑，混合均匀后，得到扩散层原料，将扩散层原料均匀涂抹在覆有催化层的泡沫镍下表面，涂抹厚度为0.1mm，随后放入干燥箱中在80℃的条件下烘干，得到VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极。

2.如权利要求1所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：所述VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极表面的VO₂/S-AC层呈纳米薄片状，所述VO₂/S-AC层的厚度为300nm。

3.如权利要求1或2所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：所述VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极表面的聚二甲基硅氧烷与炭黑的负载量为6.25mg/cm²和1.56mg/cm²。

4.如权利要求3所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：该电极应用于基于对氧化三甲胺介质的微生物燃料电池的方法，所述基于对氧化三甲胺介质的微生物燃料电池包括设置在外壳（11）内的反应器（1）和设置在外壳（11）外的电池正极（8）和电池负极（9），所述电池正极（8）的底部连接于反应器（1）的一端；所述电池负极（9）的底部连接于反应器（1）的另一端；所述反应器（1）包括密封壳（6）和设置在密封壳（6）内的阳极（2）和阴极（3），所述阳极（2）和阴极（3）表面附着有微生物（4），所述阳极（2）与阴极（3）之间设有离子交换膜（7），所述阳极（2）与电池正极（8）相连，所述阴极（3）与电池负极（9）相连，所述密封壳（6）内充满介质（5）；所述外壳（11）与密封壳（6）之间充满填充介质（12）；所述阳极（2）为表面钛／氮掺杂介孔石墨烯气凝胶，所述阴极（3）为VO₂/S-AC泡沫镍空气阴极；所述微生物（4）为腐败希瓦氏菌，所述介质（5）为对氧化三甲胺。

5.如权利要求4所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：所述外壳（11）的底部设有介质交换器（13），所述介质交换器（13）通过通道（14）与密封壳（6）内部相连通。

6.如权利要求4或5所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：所述绝缘阻燃层10包括37%乙烯基树脂，21%硅胶，5%塑化剂，3%二盐基硬脂酸铅，5%含氧硅油，2%铂络合物，5%乙炔基环己醇，3%云母，9%硅氧烷低聚物和10%邻苯二甲酸二甲酯。

7.如权利要求6所述的一种VO₂／S-AC泡沫镍空气阴极，其特征在于：离子膜交换膜（7）包括全氟磺酸质子膜一，全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，二氧化硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二；二氧化硅层的厚度为450nm，全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。