CN112086651B - WN-rGO纳米粒子的合成方法及其构建的微生物燃料电池 - Google Patents

Abstract

WN‑rGO纳米粒子的和合成方法及其构建的微生物燃料电池，属于微生物燃料电池技术领域。本发明要解决目前微生物燃料电池阳极功率低、周期短等问题。WN‑rGO纳米粒子制备方法：一、取相同体积的酒石酸溶液和钨酸钠溶液混合后充分搅拌，调节溶液PH至0.8～1.1，转移到反应釜中进行水热反应，反应温度为110～130℃，反应时间为22～24小时，用蒸馏水离心清洗3～5次，再用乙醇离心清洗一次，真空干燥；二、将所得样品在氨气气氛下进行热处理，热处理温度500～600℃，保温5～7小时，自然降温得到黑色固体。三、取等质量所得材料及还原石墨烯加入异丙醇和Nafion溶液，超声处理至完全分散均匀，四、而后涂在经预处理的碳布的两面，自然干燥。本发明MFCs的最高电压为0.598V，最大功率密度为2976mW/m²。

Description

WN-rGO纳米粒子的合成方法及其构建的微生物燃料电池

技术领域

本发明属于微生物燃料电池技术领域；具体涉及用于微生物燃料电池的WN-rGO纳 米粒子的制备方法及其构建的MFCs。

背景技术

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂在阴极得到电子被还原与质子结合成水。微生物燃料电池(MFC)作为利用生物质能的设备，它以细菌为生物催化剂，进行产电，最初在1910年由英国的植物学家Potter首先发现微生物具有产电的功能，并在此基础上提出了MFC的概念，他以大肠杆菌和酵母菌为催化剂，铂为电极成功的获得了电能，到了20世纪80年代末，由于电子传递中间体的广泛应用，微生物燃料电池的输出功率有了很大的提高，到了2002年随着直接将电子传递给电子受体的菌种的发现，人们发明了无需使用电子传递中间_体的微生物燃料电池，所使用的菌种可以将电子直接传递给电极。根据微生物燃料电池的工作原理我们可以知道其阳极材料应具有大的比表面积，优良的生物相容性，优异的电化学性能。

氮化钨是一种新型的催化材料，其表面性质和催化性能类似于贵金属，应用氮化钨催化剂可以避免因工业催化剂而带来的硫污染，因此它作为催化剂对环境是十分友好的。此外，氮化钨的几个独特的物理及化学性质，如导电率高，耐腐蚀，稳定性好等，使其成为光催化及电催化领域的理想材料。

发明内容

本发明要解决目前微生物燃料电池阳极电势高，功率低，周期短等问题，而提供了用于微生物燃料电池的WN-rGO纳米粒子的制备方法及其构建的MFCs。

为解决上述问题，本发明的用于微生物燃料电池的WN-rGO纳米粒子的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、取等体积的酒石酸溶液和钨酸钠溶液，将溶液混合，调节溶液pH，搅拌1h后，将混合溶液转移至反应釜中进行水热反应，反应温度为110～130℃，反应时间为22～24小时，反应结束获得草绿色溶液，离心后用水离心清洗3-5次，再乙醇离心清洗1次，真空干燥，得到WO₃纳米粒子。

步骤二、将步骤一获得的WO₃纳米粒子在氨气气氛下进行热处理，以 4℃/min～8℃/min的升温速率从室温升温到500～600℃，保温5～7小时，自然降温至室温后，得到黑色固体WN纳米粒子。

步骤三、向步骤二获得的WN中加入异丙醇、Nafion溶液及rGO，超声至完全溶解。

步骤四、而后涂布于经预处理的碳布的两面，自然干燥；得到WN-rGO纳米粒子；

进一步地限定，步骤一中所述酒石酸溶液的浓度为0.4mol/L～0.6mol/L，钨酸钠溶液的浓度为0.4mol/L～0.6mol/L，使用盐酸调节溶液pH为0.8-1.1。

进一步地限定，步骤一中磁力搅拌的速度控制在300r/min～800r/min；离心速率均为 9000r/min～11000r/min；真空干燥的工艺条件：温度为40℃～60℃，真空度为-25kpa～-30kpa，时间为9h～12h。

进一步地限定，步骤三WN-rGO纳米粒子的质量与异丙醇的体积比为2～2.5 mg∶20～50μL。

进一步地限定，步骤三WN-rGO纳米粒子的质量与Nafion溶液的体积比为2～2.5mg∶16～25μL。

进一步地限定，步骤四中所述碳布的预处理方法如下：碳布置于容器中，加入稀盐酸，浸泡后倒掉稀盐酸，再用蒸馏水冲洗，倒掉蒸馏水，而后加入丙酮，浸泡后倒掉丙酮，用封口膜封好，在封口膜上扎多个孔，真空干燥，用封口膜封好，备用。

上述方法制得的WN-rGO纳米粒子构建的MFCs为H-型双室MEC，中间由前处理后的Nafion膜隔开，采用上述制备方法制得的阳极电极作阳极室的阳极材料，采用前处理后的碳刷作阴极室的阴极材料，将由PBS、乙酸钠、微量生素溶液和矿物质溶液配置的阳极液通入阳极室，将由氯化钾和铁氰化钾配置的阴极液通入阴极室，通过外加电阻将阴极和阳极连接在一起；完成构建得到微生物电解电池；

其中，所述碳刷前处理的步骤如下：将碳刷的碳布纤维侧用丙酮浸泡30min，取出后放入管式炉中，在200℃～400℃下烧结20min～35min，自然降温至室温，完成碳刷的前处理；

进一步地限定，所述Nafion膜前处理是通过下述步骤完成的：将Nafion膜浸泡于3％H₂O₂(质量百分浓度为3％的双氧水溶液)中，置于烘箱中，在70℃～85℃下处理 20min～35min(去除有机杂质)，倒掉3％H₂O₂，再加入蒸馏水，置于烘箱中，在70℃～85℃下处理20min～35min，倒掉蒸馏水，而后加入浓度为0.5moL/L的H₂SO₄，放入烘箱中，在70℃～85℃处理20min～35min，倒掉H₂SO₄，加入蒸馏水，置于烘箱中，在70℃～85℃下处理20min～ 35min。

进一步地限定，所述阳极液的配置方法如下：向50mg～85mg无水乙酸钠中，加入35mL～70mLPBS溶液，再加入100μL～500μL矿物质溶液和500μL500μL～650μL微量元素溶液，充分溶解。

进一步地限定，所述矿物质元素溶液是按下述步骤配置：将1.0g～2.0g氨三乙酸、80mg～100mg硫酸锌、2mg～5mg硫酸镁、5mg～15mg硫酸铜、200mg～700mg硫酸钼 5mg～15mg硫酸铝钾、80mg～150mg氯化钠、10mg～30mg硼酸、60mg～100mg硫酸亚铁、 100mg～150mg氯化钴、100mg～120mg氯化钙和5mg～25mg钼酸钠混合，加入适量蒸馏水，充分溶解，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～8，再加入蒸馏水定容至1L，混匀后密封，灭菌处理。

进一步地限定，所述微量元素溶液是按下述步骤配置：将0.5mg～1mgβ-甘油、0.5mg～1mg叶酸、1mg～3mg盐酸吡哆醇(辛)、1mg～5mg盐酸硫胺素、1mg～5mg核黄素、 1mg～5mg尼克酸、1mg～5mgD-泛酸钙、0.02mg～0.03mg维生素B₁₂、1mg～5mg对氨基苯甲酸和1mg～5mg硫酸混合，加入适量的蒸馏水，充分溶解，再加入蒸馏水定容至0.25L，混匀后密封，灭菌处理。

进一步地限定，所述阴极液的配置方法如下：将200mg～300mg氯化钾和 800mg～1000mg铁氰化钾混合后，加入50ml～60ml蒸馏水，充分溶解。

本发明中以WN-rGO纳米粒子作为阳极电极材料，是由碳布电极及涂覆的rGO修饰的WN复合材料构成，加强了电极材料的石墨化程度从而降低电子转移阻力，促进细菌与电极之间的联系，从而提高MFC产电率。本发明利用了WN纳米粒子优秀的电催化性能以及其良好的生物相容性，有利于微生物在电极表面的大量富集，从而提高MFC产电率。

以本发明阳极电极构成的双室型微生物燃料电池的最高电压为0.60V，单个循环周期达到5天，持续140天仍处于稳定状态；

本发明阳极电极构成的双室型微生物燃料电池电最大功率密度为2976mW/m²。

本发明阳极具有良好的生物相容性。

本发明的COD去除率达到88.5427％±3.4766％。

本发明的库伦效率达到9.5531％±0.5416％。

附图说明

图1是WN纳米粒子的TEM图；

图2是WN纳米粒子的XRD D/MAX-RB图；

图3是时间电压曲线图；

图4是功率密度和极化曲线图；

图5是培养140天后细菌附着的扫描电镜图。

具体实施方式

实施1:

本实施例中用于微生物燃料电池的WN-rGO纳米粒子的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、WO₃纳米粒子的制备：取100mL的烧杯，称量0.1667g二水合钨酸钠和0.1000g酒石酸加入50ml去离子水，搅拌10min，向溶液中滴加6mol/L的盐酸，调节溶液PH为0.9，出现黄色沉淀，再次搅拌30min，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜内，在130℃烘箱中反应24小时。反应结束后以9600r/min离心，所得绿色固体用去离子水离心清洗3 次，乙醇清洗1次，在60℃，-25kPa的真空干燥箱中干燥12h，得到WO₃纳米颗粒。

步骤二、WN纳米粒子的制备：将步骤一获得的WO₃纳米粒子在氨气气氛下进行热处理，以5℃/min的升温速率从室温升温到600℃，保温6小时，自然降温至室温后，得到黑色固体WN纳米粒子。

步骤三、取步骤二获得的WN纳米粒子1.25mg，加入1.25mgrGO、50μL异丙醇和入 20μL dispersions D520 Nafion溶液，超声处理至完全溶解，得到混合物A。

步骤三、碳布的预处理方法：用剪刀把碳布剪成1×1cm²大小，然后把碳布放在50mL 的烧杯中，加入30mL的质量浓度为10％的稀HCl并浸泡15min，倒掉稀HCl溶液，用蒸馏水冲洗几次，把蒸馏水倒掉，再加入15mL丙酮并浸泡15min，倒掉丙酮溶液，用封口膜把烧杯封好，有注射器针头扎一些孔，最后放入真空干燥箱中，在真空度为-25kpa、温度为40℃下真空干燥9h，干燥后用封口膜封好，备用，将步骤三获得的混合物A均匀地涂在预处理后的碳布的两面，自然干燥，得到所述WN-rGO纳米粒子。

实施2：采用实施例1所述制备方法制得的WN-rGO纳米粒子构建的微生物燃料电池(MFCs)：

一、所需材料预处理：

碳刷前处理方法：把10个碳刷的碳布纤维侧朝下装入0.5L的烧杯中，然后加入0.45L 的丙酮，浸泡30min后，取出后直接放入到大管式炉中，再350℃下烧结30min，自然降温到室温后取出放在0.5L烧杯中，用封口膜封好，备用。

Nafion膜的前处理方法：将10×10cm²的Nafion膜平均分成9份，将裁剪好的Nafion 膜放入100mL烧杯中，加入100mL3％H₂O₂，放入烘箱中，在80℃下处理30min，去除有机杂质；把100mL3％H₂O₂倒掉，加入100mL蒸馏水，放入烘箱中，在80℃下处理30min；再把100mL倒掉，加入0.5moL/LH₂SO₄,放入烘箱中，在80℃下处理30min；最后把100mL 0.5moL/LH₂SO₄倒掉，加入100mL蒸馏水，放入烘箱中，在80℃下处理30min。全部处理完后，把里面的液体倒掉，加入新的蒸馏水，用封口膜封好，备用。

所述3％H₂O₂是指质量百分浓度为3％的双氧水溶液。

本实施例所构建的微生物燃料电池为H-型双室MEC，中间由前处理后的全氟磺酸离子膜隔开，50mL的双耳式玻璃瓶为反应器，采用实施例1所述制备方法制得的WN-rGO纳米 粒子作阳极室的阳极材料，采用前处理后的碳刷作阴极室的阴极材料，将由PBS、乙酸钠、微量生素溶液和矿物质溶液配置的阳极液通入阳极室，将由氯化钾和铁氰化钾配置的阴极液通入阴极室，通过外加1000Ω电阻将阴极和阳极连接在一起；完成构建得到微生物电解电池；电压变化以多数据采集通道记录.

其中，所述矿物质元素溶液配方：精密称量1.5g氨三乙酸(Nitrilo TrialeticAcid，NTA)、 100mg硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)、3mg硫酸镁(MgSO₄·7H₂O)、10mg硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)、 500mg硫酸钼(MuSO₄·H₂O)、10mg硫酸铝钾(AlK(SO₄)₂·12H₂O)、100mg氯化钠(NaCl)、 10mg硼酸(H₃BO₃)、100mg硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)、100mg氯化钴(CoCl₂·7H₂O)、100mg 氯化钙(CaCl₂)和10mg钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)于0.25L烧杯中，加入适量的蒸馏水并搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解，用饱和氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH到8左右，移至1L容量瓶中加水到标线。混匀后转移至六个0.25L锥形瓶中并封口，在灭菌锅中进行灭菌处理。

所述微量元素溶液：精密称量0.5mgβ-甘油、0.5mg叶酸、2.5mg盐酸吡哆醇(辛)、1.25mg 盐酸硫胺素、1.25mg核黄素、1.25mg尼克酸(烟酸)、1.25mgD-泛酸钙、0.025mg维生素 B₁₂、1.25mg对氨基苯甲酸和1.25mg硫酸锌于100mL烧杯中，加入适量的蒸馏水并搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解，移至0.25L容量瓶中加水到标线。混匀后转移至两个0.25L锥形瓶中并封口，在灭菌锅中进行灭菌处理。

所述阴极液配方：精密称量223.5mg氯化钾(KCl)和984mg铁氰化钾(K₃[Fe(CN)₆])于 100mL烧杯中，加入60mL蒸馏水并搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解。

所述阳极液配方：精密称量80mg无水乙酸钠(CH₃COONa)于100mL烧杯中，加入60mLPBS溶液，再用移液枪移取200μL矿物质和500μL微量元素(用酒精灯灭菌处理枪头)，搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解。

采用下述试验验证发明效果：

1.COD及CE的测定

电压下降到50mV以下时，取出水4mL左右，然后倒出出水，直至阳极测容器剩余20mL左右的溶液，再加入40mL阳极液，取换水后的进水2mL左右，标记好放入冰箱冷冻。当要测COD时，把样品先从冰箱里拿出来解冻，至完全融化后用0.45μm的微孔滤膜过滤。取滤过后的出水3mL稀释至6mL，取滤过后的进水1.5mL稀释至6mL，混合均匀。取2mL的混合水样加入10mL的消解管，再加入用于掩蔽水中的氯离子的硫酸汞 40mg，用1mL的移液枪移取1mL重铬酸钾标准溶液和3mLH₂SO₄-Ag₂SO₄溶液于消解管中，摇晃使之混合均匀后，在烘箱中150℃反应120min。待温度降至室温，摇晃均匀后移至0.1L锥形瓶中，消解管用10mL蒸馏水分两次冲洗，并将冲洗后的溶液也转移至锥形瓶中。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液并摇晃均匀，用硫酸亚铁按标准溶液滴定，由黄经由蓝绿达到红褐色时为终点，记录滴定消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积。

重铬酸钾标准溶液的配方：首先取一定量的优质重铬酸钾放在表面皿上，放入烘箱中， 120℃下烘干120min，精密称量3064.5mg干燥好的优质重铬酸钾，于0.1L的烧杯中并加入60mL蒸馏水搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解。移至0.25L棕色容量瓶中加水到标线，混匀贮存于棕色广口瓶中。(浓度为0.2500mol/L)

试亚铁灵指示液的配方：精密称量742.5mg邻菲罗啉(C₁₂H₈N₂·H₂O)和347.5mg硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)，于50mL烧杯中并加入20mL蒸馏水搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解。移至50mL棕色容量瓶中加水到标线，混匀贮存于棕色广口瓶中。

硫酸亚铁铵标准液的配方：精密称量1975mg硫酸亚铁铵((NH₄)₂Fe(SO4)₂·6H₂O)，于 100mL烧杯中加入80mL蒸馏水并搅拌均匀，如果有未溶解的超声直至全部溶解，滴加10mL浓硫酸(搅拌)。至室温后移至0.5L棕色容量瓶中加水到标线，混匀贮存于棕色广口瓶中。(浓度为0.01mol/L，现配现用，如果之前配好用前用重铬酸钾标准溶液标定)

硫酸-硫酸银(H₂SO₄-Ag₂SO₄)溶液配方：精密称量5g硫酸银于0.5L棕色瓶中，向其加入0.5L浓硫酸，在之后的两天内每隔几个小时摇晃棕色瓶使白色硫酸银溶解。

有机物转化为电能的部分与总电能的百分比我们称为库仑效率(Coulombicefficiency，CE)，也可称为电子回收率，所以也可以说是回收的电子与有机物能提供的电子的百分比，计算公式如式4-4所示：

式中CE为库仑效率；Q_EX为实际库仑量，单位为C；Q_TH为理论库仑量，单位为C。

对于间歇流的微生物燃料电池来说，Q_EX为单个电池在一个周期内电流在0～t时刻的定积分值，如式4-5所示：

式中Q_EX为实际库仑量，单位为C；I为电池，单位为A；U为电压，单位为U；R_ex为负载电阻，单位为Ω。

用化学需氧量(COD)来计算微生物燃料电池的理论库仑量，计算公式如式4-6所示：

式中Q_TH为理论库仑量，单位为C；ΔCOD为COD去除量，单位为g/L；V_A为阳极液体积，单位为m³；

为以氧为标准的有机物的摩尔质量，32g/mol；b为以氧为标准的氧化1mol有机物转移的电子数，4mole^-/mol；F为Faraday常数，为96485C/mol。

新的CE的计算公式是把式4-6和式4-5代入式4-4可得到的，如式4-7所示：

COD的计算方法如式4-8所示：

式中COD为化学需氧量，单位为mg/L；C为硫酸亚铁铵溶液的浓度，单位为mol/L；V₀为滴定蒸馏水所消耗的硫酸亚铁铵溶液体积，单位为mL；V₁为滴定样品时所消耗的硫酸亚铁铵溶液体积，单位为mL；V为水样体积，单位为mL。

ΔCOD的计算方法如式4-9所示：ΔCOD＝COD_i-COD_o (4-9)

式中ΔCOD为COD去除量，单位为g/L；COD_i为进水的COD，单位为g/L；COD_o为出水的COD，单位为g/L。经过计算得到COD去除率达到88.5427％±3.4766％，库伦效率达到9.5531％±0.5416％。可以说明本发明在将有机物中的能量转换为电能的能量转化方面有着优异的性能。

WN纳米粒子的SEM图由图1所示，由图1可知，WN纳米粒子呈立方体块状多面体结构，宽度约为0.5um左右。

WN纳米粒子的XRD D/MAX-RB图由图2所示，由图2可知，由本发明所述制备方法所获得的材料与WN标准卡相符。

时间电压曲线图由图3所示，从图3曲线我们可以看到WN-rGO为阳极的微生物燃料电池的最高电压为0.60V，单个循环周期达到5天，并且持续140天仍处于稳定状态。

功率密度和极化曲线图由图4所示，从图4中可以看出最大功率密度在2976mW/m²。

培养140天后细菌附着的SEM图由图5所示，从图5可知，经过周期循环后细菌附着在电极表面，证明本发明制备的WN-rGO纳米粒子作为MFCs的阳极材料有着良好的生物相容性。

Claims (10)

1.微生物燃料电池阳极室的阳极的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、取等体积的酒石酸溶液和钨酸钠溶液，将溶液混合，调节溶液pH至0.8-1.1，磁力搅拌1h后，将混合溶液转移至反应釜中进行水热反应，反应温度为110~130℃，反应时间为22~24小时，反应结束获得草绿色溶液，离心后用水离心清洗3-5次，再乙醇离心清洗1次，真空干燥，得到WO₃纳米粒子；

步骤二、将步骤一获得的WO₃纳米粒子在氨气气氛下进行热处理，以4℃/min~8℃/min的升温速率从室温升温到500~600℃，保温5~7小时，自然降温至室温后，得到黑色固体WN纳米粒子；

步骤三、向步骤二获得的WN中加入异丙醇、Nafion溶液及rGO，超声至完全分散均匀；

步骤四、然后涂布于经预处理的碳布的两面，自然干燥，得到微生物燃料电池阳极室的阳极WN-rGO/碳布。

2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极室的阳极的制备方法，其特征在于步骤一中所述酒石酸溶液的浓度为0.4mol/L~0.6mol/L，钨酸钠溶液的浓度为0.4mol/L~0.6mol/L，使用盐酸调节溶液pH为0.8~1.1。

3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极室的阳极的制备方法，其特征在于步骤一中磁力搅拌的速度控制在300r/min~800r/min；离心速率均为9000r/min~11000r/min；真空干燥的工艺条件：温度为40℃~60℃，真空度为-25kpa~-30kpa，时间为9h~12h。

4.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极室的阳极的制备方法，其特征在于步骤三WN-rGO复合物的质量与异丙醇的体积比为（2~2.5）mg∶（20~50）μL ；步骤三WN-rGO复合物的质量与 Nafion溶液的体积比为（2~2.5）mg∶（16~25）μL。

5.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极室的阳极的制备方法，其特征在于步骤四中所述碳布的预处理方法如下：碳布置于容器中，加入稀盐酸，浸泡后倒掉稀盐酸，再用蒸馏水冲洗，倒掉蒸馏水，而后加入丙酮，浸泡后倒掉丙酮，用封口膜封好，在封口膜上扎多个孔，真空干燥，用封口膜封好，备用。

6.如权利要求1-5任意一项所述制备方法制得的阳极构建的微生物燃料电池，其特征在于所构建的微生物燃料电池为H-型双室结构，中间由前处理后的Nafion膜隔开，采用权利要求1-5任意一项所述制备方法制得的阳极作阳极室的阳极，采用前处理后的碳刷作阴极室的阴极材料，将由PBS、乙酸钠、维生素溶液和矿物质溶液配置的阳极液通入阳极室，将由氯化钾和铁氰化钾配置的阴极液通入阴极室，通过外加电阻将阴极和阳极连接在一起；完成构建得到微生物燃料电池；

其中，所述碳刷前处理的步骤如下：将碳刷的碳布纤维侧用丙酮浸泡30min，取出后放入管式炉中，在200℃~400℃下烧结20min~35min，自然降温至室温，完成碳刷的前处理；

所述Nafion膜前处理是通过下述步骤完成的：将Nafion膜浸泡于3%H₂O₂中，置于烘箱中，在70℃~85℃下处理20min~35min，倒掉3%H₂O₂，再加入蒸馏水，置于烘箱中，在70℃~85℃下处理20min~35min，倒掉蒸馏水，而后加入浓度为0.5moL/L的H₂SO₄，放入烘箱中，在70℃~85℃处理20min~35min，倒掉H₂SO₄，加入蒸馏水，置于烘箱中，在70℃~85℃下处理20min~35min，倒掉液体，即完成Nafion膜的前处理。

7.根据权利要求6所述的微生物燃料电池，其特征在于所述阳极液的配置方法如下：向50mg~85mg无水乙酸钠中，加入35mL~70mLPBS溶液，再加入100μL~500μL矿物质溶液和500μL~650μL微量元素溶液，充分溶解。

8.根据权利要求7所述微生物燃料电池，其特征在于所述矿物质溶液是按下述步骤配置：将1.0g~2.0g氨三乙酸、80mg~100mg硫酸锌、2mg~5mg硫酸镁、5mg~15mg硫酸铜、200mg~700mg硫酸钼5mg~15mg硫酸铝钾、80mg~150mg氯化钠、10mg~30mg硼酸、60mg~100mg硫酸亚铁、100mg~150mg氯化钴、100mg~120mg氯化钙和5mg~25mg钼酸钠混合，加入适量蒸馏水，充分溶解，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6~8，再加入蒸馏水定容至1L，混匀后密封，灭菌处理。

9.根据权利要求7所述的微生物燃料电池，其特征在于所述微量元素溶液是按下述步骤配置：将0.5mg~1mg β-甘油、0.5mg~1mg叶酸、1mg~3mg盐酸吡哆醇、1mg~5mg盐酸硫胺素、1mg~5mg核黄素、1mg~5mg尼克酸、1mg~5mg D-泛酸钙、0.02mg~0.03mg维生素B₁₂、1mg~5mg对氨基苯甲酸和1mg~5mg硫酸混合，加入适量的蒸馏水，充分溶解，再加入蒸馏水定容至0.25L，混匀后密封，灭菌处理。

10.根据权利要求6所述的微生物燃料电池，其特征在于所述阴极液的配置方法如下：将200mg~300mg氯化钾和800mg~1000mg铁氰化钾混合后，加入50ml~60ml蒸馏水，充分溶解。

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