一种电子皮肤生物燃料电池的制备方法及生物燃料电池与流程

文档序号:23709046发布日期:2021-01-23 15:37阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种高功率密度的电子皮肤生物燃料电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:制备阳极和阴极基板,其中,所述阳极和阴极基板上制备有生物阳极的底层电子传导层和生物阴极的底层电子传导层;将制备得到的阳极材料印刷到所述阳极和阴极基板的阳极位点上,将制备得到的阴极材料印刷到所述阳极和阴极基板的阴极位点上,其中,所述阳极材料通过以下方法制备得到:对碳纳米管进行活化处理,将活化处理后的碳纳米管与萘醌的混合物置于真空球磨罐中,再对所述真空球磨罐抽真空并注入氩气后进行行星球磨,得到经修饰的碳纳米管;将所述经修饰的碳纳米管与乙酸、戊二醛、去离子水、壳聚糖和氧化酶混合,并搅拌得到溶胶状的阳极材料;所述阴极材料通过以下方法制备得到:对碳纳米管进行活化处理,将活化处理后的碳纳米管置于真空球磨罐中,再对所述真空球磨罐抽真空并注入氮气后进行行星球磨,得到氮掺杂的碳纳米管;将所述氮掺杂的碳纳米管与全氟树脂、去离子水混合,并搅拌得到溶胶状的阴极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,还包括在印刷有阳极材料的阳极位点和印刷有阴极材料的阴极位点位置对准定位孔盖上的凸形压板,并对其进行烘烤固化,再在氢等离子气氛中对所述阳极位点和阴极位点进行表面微蚀和活化。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述阳极和阴极基板的制备方法包括:制备基片,在pi基材上涂胶覆铜,并在电极pad区域制作小孔,利用湿法刻蚀工艺形成电极图形,再电镀金膜、电镀镍膜;采用气相沉积法,在镀金基底和镀镍基底处沉积单层或多层石墨烯;对沉积石墨烯的基片衬底加热,原位制备纳米量级的碳纳米管,再用氢等离子体对表面进行刻蚀处理,形成阳极镀镍基底及阴极镀金基底。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述电镀金膜、电镀镍膜包括以下步骤:将基板上连接阴阳极的2n个引出电极并接后连接到电化学工作站的挂架电极上,并在所述挂架上挂置参考铜片,通过电化学沉积金膜,随后取出所述挂架,并利用去离子水水洗和利用中和液浸泡固膜,再利用去离子水水洗后,测量所述参考铜片上沉积的金膜厚度;断开与阴极相连的n个引出电极,将三个阳极的n个引出电极并接后连接到电化学工作站的挂架电极上,并在所述挂架上挂置已镀金的所述参考铜片,通过电化学沉积多孔镍膜,随后取出所述挂架,并利用去离子水水洗和利用中和液浸泡固膜,再利用去离子水水洗后,测量所述参考铜片上沉积的镍膜厚度。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述对碳纳米管进行活化处理的步骤如下:利用硝酸和高氯酸的混合液浸泡碳纳米管,并利用二次蒸馏水对完成浸泡的碳纳米管进行水洗至中性,再利用红外灯烤干完成水洗的碳纳米管。6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述对沉积石墨烯的基片衬底加热的步骤为:在小于60秒的时长内对衬底加热至550-600℃。7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,沉积单层或多层石墨烯的步骤如下:
采用等离子体增强化学气相沉积法,以ch
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和h
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为气源在镀金基底和镀镍基底处沉积平整结构的石墨烯。8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述镍膜能够由钴膜替代。9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,利用磁力搅拌器搅拌2-4小时得到溶胶状的阳极材料或阴极材料。10.一种电子皮肤生物燃料电池,其特征在于,利用如权利要求1至9中任意一项所述的制备方法制备得到,所述生物燃料电池在20mm乳酸浓度下的功率密度达到2.8mw/cm
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