[發明專利]用于產生化學品的方法

無效

• 申請號: 200980154511.6
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN102282295A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: R·羅森德爾;K·拉貝
• 申請（專利權）人: 昆士蘭大學
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;C02F1/46;C12M1/42;C12N13/00;C12P1/00;C12P39/00;C12P41/00;C25B9/00;H01M8/06;H01M8/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 羅菊華

1.用于產生一種或多種化學化合物的方法，包括下列步驟：提供具有被膜分隔開的陽極和陰極的生物電化學系統，所述陽極和陰極彼此電連接；在陽極發生氧化并在陰極發生還原，從而在陰極產生還原當量；向微生物培養物提供所述還原當量并向微生物培養物提供二氧化碳，從而所述微生物產生一種或多種化學化合物；和回收所述一種或多種化學化合物。

2.權利要求1的方法，其中形成一種或多種化學化合物的微生物存在于陰極室中，并且所述方法包括：在陽極發生氧化并在陰極發生還原，其中向所述陰極室提供二氧化碳，并且所述微生物產生一種或多種化學化合物；和從所述陰極室回收一種或多種化學品。

3.權利要求1或權利要求2的方法，其中所述生物電化學系統在電路中包括電源。

4.權利要求1至3任一項的方法，其中二氧化碳作為含碳原料進料到微生物中，所述微生物從陰極接受還原當量或存在于陰極室中，并且二氧化碳是向所述微生物提供的唯一的含碳原料成分。

5.權利要求1至3任一項的方法，其中二氧化碳作為微生物的含碳原料，所述微生物從陰極接受還原當量或存在于陰極室中，并且二氧化碳聯合其它有機物質被微生物利用以產生化學品。

6.前述權利要求任一項的方法，其中向陰極室中提供的或者從陰極室接受還原當量的微生物包括確定的微生物培養物，其包含一種或多種選擇的微生物物種。

7.前述權利要求任一項的方法，其中所述微生物物種在陰極生長時不形成顯著量的甲烷。

8.權利要求1-6任一項的方法，其中所述微生物包括混合的非選擇的培養物，并且所述方法進一步包括下列步驟：在陰極室中產生一種或多種化學品并從陰極室中回收所述一種或多種化學品，同時抑制陰極室中甲烷的形成。

9.權利要求8的方法，其中通過下列一項或多項來抑制甲烷的形成：向陰極室中加入一種或多種抑制甲烷形成的化學品或抑制產甲烷生物的活性的化學品；操作陰極室以使陰極室中使用短的停留時間；在低pH操作陰極室，例如5.5以下；或定期將陰極室暴露于空氣、氧氣或過氧化氫。

10.前述權利要求任一項的方法，其中所述生物電化學系統包括生物陽極和生物陰極。

11.前述權利要求任一項的方法，其中在陽極室中形成的產物之一是二氧化碳，并且該二氧化碳用作陰極室的原料。

12.前述權利要求任一項的方法，其中陽極室與陰極室通過陰離子交換膜分隔開。

13.權利要求12的方法，其中在陰極室中形成碳酸氫根離子，隨后通過陰離子交換膜移動至陽極室，從而避免可能會殺死微生物的陰極室中pH和/或鹽度升高。

14.權利要求1-11任一項的方法，其中分隔陽極和陰極的膜包括多孔膜，所述多孔膜允許液體和離子從其中通過，但阻止微生物從其中通過。

15.權利要求14的方法，其中以生物陽極來操作陽極，廢物流用作陽極的原料，在正常操作過程中，液體從陽極通過多孔膜進入陰極室，并且，在陽極反應中產生的質子通過膜運輸進入陰極室并根據反應式(4)與陰極反應中產生的氫氧根離子反應：

H⁺+OH^-→H₂O????(4)

從而避免陰極室中的不希望的pH升高。

16.權利要求15的方法，其中陰極室中的pH和鹽濃度保持穩定，并且維持動態平衡。

17.權利要求1-9任一項的方法，其中僅以生物陰極操作生物電化學系統。

18.權利要求17的方法，其中向陽極室提供酸溶液，陽極反應包括產生質子的反應，膜包括陽離子交換膜，質子通過陽離子交換膜遷移，并且與陰極反應中產生的氫氧根離子反應。

19.前述權利要求任一項的方法，其中分隔陽極和陰極的膜包括雙極性膜。