本发明涉及沉积物微生物燃料电池，尤其涉及一种沉积物微生物燃料电池柔性阳极及其装具和应用方法。
背景技术：
1、随着全球人口的增长和工业化进程的加快，城市河湖和河口海岸污染日益严重。河湖的底泥中汇集了大量的有机污染物，传统治理方法存在处理不彻底、高耗能、破坏原生生态环境、产生二次污染、干扰本土微生物种群等问题。近年来，沉积物微生物燃料电池(smfc)在水体底泥污染治理与能量回收上的研究逐步兴起，它是一种利用微生物将有机废料分解并转化为电能的生物电化学系统，既能消耗和利用污染物，又可以输出能量，有着广阔的应用前景。
2、目前，在smfc相关的研究与实践中，smfc电极材料主要有金属材料、碳材料和复合材料等。其中，以碳纤维为代表的柔性材料具有良好的导电性、柔韧性、耐腐蚀性和生物相容性等特点，然而柔性电极往往存在强度不足、缺乏支撑等问题难以埋入底泥，施工方法的不足制约着smfc技术的推广应用。因此，如何提供一种高强度的电极材料及其相应的使用方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种沉积物微生物燃料电池柔性阳极及其装具和应用方法。其目的是解决现有柔性电极强度不足，难以在底泥中稳定工作等技术问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明提供了一种沉积物微生物燃料电池柔性阳极，包括连接导线和n个电极片，所述n≥1，所述电极片包括芯材、内侧表层和外侧表层；
4、所述内侧表层和外侧表层覆盖在芯材两侧，连接导线穿插于芯材、内侧表层和外侧表层之间，并将n个电极片连接形成沉积物微生物燃料电池柔性阳极。
5、在本发明中，所述芯材的材质包括碳纤维毡、导电碳布、泡沫石墨和碳纤维海绵中的任意一种；
6、所述内侧表层和外侧表层的材质独立的包括碳纤维网、钛网、不锈钢网、镍网、镀镍网和尼龙网中的任意一种；
7、所述连接导线的材质包括钛丝、镍丝、镀镍金属丝、镍合金电缆和不锈钢丝中的任意一种。
8、本发明提供了一种上述沉积物微生物燃料电池柔性阳极的框架式装具，包括装具框架、电极片引导板和三角片；
9、所述装具框架包括施压框架和插入框架，所述施压框架包括压杆和提拉杆。
10、进一步的，所述插入框架通过三角片与施压框架连接；
11、所述插入框架垂直于下压杆和提拉杆，并与提拉杆相连；
12、所述电极片引导板的长度与插入框架各条框架之间的距离相同，厚度小于装具框架，位于装具框架的底端，与插入框架进行连接。
13、进一步的，所述施压框架和插入框架的材质独立的为冲孔角钢，所述电极片引导板的材质为不锈钢。
14、本发明提供了上述框架式装具的应用方法，包括以下步骤：
15、将沉积物微生物燃料电池柔性阳极固定在施压框架的下方，对下压杆向下施加压力，下压杆通过连接点将压力传导至插入框架，带动电极片引导板将框架式装具低于下压杆的部分推入水体底部的底泥中，对提拉杆施加向上的拉力，将插入框架和电极引导板提拉脱离泥面，装具拔出，沉积物微生物燃料电池柔性阳极即留在底泥中。
16、本发明提供了一种上述沉积物微生物燃料电池柔性阳极的剪叉式装具，包括支撑杆、剪叉结构和下压刀片；
17、所述支撑杆包括凹槽、滑动槽口和固定槽口；
18、所述剪叉结构包括滑块、正面连杆、背面连杆和约束点；
19、所述下压刀片包括刀片主体、加强板、限位板和电磁夹具。
20、进一步的，所述支撑杆位于剪叉式装具两端且对称，固定槽口连接剪叉结构；所述剪叉结构中正面连杆、背面连杆连接组成剪叉单元，剪叉单元中的两根连杆分别指向不同方向，同向连杆平行，正面连杆和背面连杆的交叉点中心使用约束点连接；
21、所述剪叉单元中正面连杆上安装有下压刀片，垂直于剪叉单元正面连杆的下表面；所述下压刀片的两端与中间设有与刀片主体方向垂直的加强板，所述加强板的上端与正面连杆连接，向下贯通刀片主体；所述限位板分布于刀片主体的两侧但不与刀片主体相连；所述下压刀片的上端处的两侧对称位置设有电磁夹具；所述电磁夹具与加强板连接。
22、进一步的，所述正面连杆和背面连杆的内部均为中空结构；
23、所述电磁夹具包括固定端、活动端、弹簧、电源线、手动控制开关、总开关、蓄电池和绝缘垫片；固定端与加强板连接固定，活动端为电磁铁，通过弹簧与固定端连接，通电时活动端向刀片主体吸引夹紧，断电时弹簧回缩，活动端释放，电磁夹具恢复松弛；
24、所述活动端通过电源线接入正面连杆中空结构内部的蓄电池，蓄电池通过控制活动端的电磁铁是否有电流来控制电磁夹具切换夹紧和松弛状态。
25、本发明提供了上述剪叉式装具的应用方法，包括以下步骤：
26、将沉积物微生物燃料电池柔性阳极通过电磁夹具夹持在下压刀片上，展开剪叉结构，将剪叉式装具安置于水下底泥表面，将剪叉式装具推入水体底部的底泥中，在下压刀片的引导下将沉积物微生物燃料电池柔性阳极埋入底泥，将电磁夹具切换成松弛状态，将装具拔出，沉积物微生物燃料电池柔性阳极即留在底泥中。
27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
28、1、本发明提供的沉积物微生物燃料电池柔性阳极在保证高性能的同时还具有优异的强度，能够轻松压入底泥，具有较长的使用寿命和较低的生产成本，并且适合本发明提供的不同类型的施工装具。
29、2、本发明提供的框架式阳极施工装具是一种简单的手动安装工具，优点是结构简单、成本低、安装方便，适用于无水或浅水、小规模、人力施工的场合，如潮间带海岸、浅水湖泊、河流近岸等，可以适应不规则的地形和沉积物厚度。当工程所需布设尺度较小，目标施工区域面积有限或施工机械难以接近需要人力安装时，框架式阳极施工装具可以便捷地完成阳极的埋设。
30、3、本发明提供的剪剪叉式阳极施工装具是一种相对复杂的机械安装工具，优点是可折叠收纳、任意调整电极片的安装密度、可便捷地完成装具上所有阳极片的同步夹持和释放，浅水或深水区域均适用。当工程所需布设尺度较大，目标施工区域面积开阔可以使用机械施工时，剪叉式阳极施工装具可以完成大范围施工的快速布设，电磁夹具和两级开关的设置便于将阳极电极片滞留在底泥中。
31、4、本发明提供的两种施工装具实现了柔性电极片的底泥埋设安装，有效互补了应用场景，所使用的沉积物微生物燃料电池柔性阳极可以通用，均可重复施工使用。
1.一种沉积物微生物燃料电池柔性阳极，其特征在于，包括连接导线和n个电极片，所述n≥1，所述电极片包括芯材、内侧表层和外侧表层；
2.根据权利要求1所述的沉积物微生物燃料电池柔性阳极，其特征在于，所述芯材的材质包括碳纤维毡、导电碳布、泡沫石墨和碳纤维海绵中的任意一种；
3.一种权利要求1～2任一项所述的沉积物微生物燃料电池柔性阳极的框架式装具，其特征在于，包括装具框架、电极片引导板和三角片；
4.根据权利要求3所述的框架式装具，其特征在于，所述插入框架通过三角片与施压框架连接；
5.根据权利要求4所述的框架式装具，其特征在于，所述施压框架和插入框架的材质独立的为冲孔角钢，所述电极片引导板的材质为不锈钢。
6.权利要求3～5任一项所述框架式装具的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.一种权利要求1～2任一项所述的沉积物微生物燃料电池柔性阳极的剪叉式装具，其特征在于，包括支撑杆、剪叉结构和下压刀片；
8.根据权利要求7所述的剪叉式装具，其特征在于，所述支撑杆位于剪叉式装具两端且对称，固定槽口连接剪叉结构；所述剪叉结构中正面连杆、背面连杆连接组成剪叉单元，剪叉单元中的两根连杆分别指向不同方向，同向连杆平行，正面连杆和背面连杆的交叉点中心使用约束点连接；
9.根据权利要求8所述的剪叉式装具，其特征在于，所述正面连杆和背面连杆的内部均为中空结构；
10.权利要求7～9任一项所述剪叉式装具的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
