[發明專利]一種空氣透過陰極雙室微生物燃料電池

無效

• 申請號: 201210045714.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102544562A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王澤杰;吳義誠;趙峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種空氣透過陰極雙室微生物燃料電池，透過的空氣為陰極提供充足的溶氧作為微生物燃料電池的電子受體，屬于綠色生物能源技術領域。

背景技術

傳統的微生物燃料電池?(Microbial?Fuel?Cell,?MFC)?由一個陽極室和一個陰極室組成，兩極室之間通過質子交換膜（PEM）相隔。其主要原理是以陽極微生物作為催化劑厭氧氧化碳水化合物（如葡萄糖、乙酸鈉等），產生電子、質子和二氧化碳。電子傳輸到陽極通過外電路負載到達陰極，質子通過質子交換膜由陽極室到達陰極室，陰極室電子受體（以O₂為例）在陰極得到電子而被還原，從而形成回路，產生電流。微生物燃料電池是一種綠色新能源技術，在近幾年得到廣泛深入地研究，為解決能源短缺問題提供了一條新途徑。

MFC?的反應器從結構上分可以大體分為單室?MFC?和雙室?MFC?兩大類，而陰極的設計形式決定了?MFC?反應器的設計形式；另一方面，陰極過高的電位損失是限制?MFC?功率密度進一步提高的重要因素。空氣取之不盡，用之不絕，利用空氣中的氧氣作為生物燃料電池的陰極電子受體具有很大的成本優勢。專利申請號為CN201110214160.2，發明名稱為“一種生物陰極自然充氧的微生物燃料電池”的中國專利申請通過在陰極室由上而下依次設置布水區、接觸氧化區和底槽強化自然充氧效果，但是陰極室結構相對復雜。目前以氧氣做為陰極室電子受體的微生物燃料電池常用機械曝氣的形式進行曝氣，能源耗費較大，成本較高，有必要提供一種結構簡單又能較好的實現空氣自然進入陰極的微生物燃料電池。

發明內容

1、技術方案：本發明的目的是提供一種空氣透過陰極雙室微生物燃料電池陰極，為陰極提供了充足的溶氧，省去陰極常用的機械曝氣，節省耗能，降低操作成本，實現真正意義上可持續性的?MFC；該陰極室結構具有設計簡單，可操作性強，基礎和運行費用大大降低等優點。

2、具體的運用方法：本發明提供一種空氣透過陰極雙室微生物燃料電池，包括陽極室和陰極室，陽極室和陰極室之間由陽離子交換膜隔開，陽極室和陰極室各自設有擋板、取樣加液口，陽極和陰極分別位于陽極室和陰極室，并通過導線和外電阻連成閉合回路。需要清空反應器時，可以打開擋板將電極液全部排出。

陽極室與陽極擋板、陽極室與陰極室、陰極室與陰極擋板兩兩通過螺栓和螺帽固定。

陽極擋板為邊長同陽極室裙邊長相等的正方形有機玻璃板，帶有與陽極室裙邊對應的螺孔；陰極擋板為邊長同陰極室裙邊長相等的、中間帶有開口的正方形有機玻璃板，并帶有與陰極室裙邊對應的螺孔。

陽極液為KH₂PO₄?6.28g/L，K₂HPO₄?10.08?g/L，NaHCO_3?2.0?g/L，NaCl?0.5?g/L，Na₂SO₄?0.5?g/L，MgSO₄.7H₂O?0.2?g/L，NaAc?0.82?g/L；陰極液為KH₂PO₄?6.28g/L，K₂HPO₄?10.08?g/L，NaHCO_3?2.0?g/L，NaCl?0.5?g/L，Na₂SO₄?0.5?g/L，MgSO₄.7H₂O?0.2?g/L?。

3、有益效果：本發明采用獲取方便，取之不盡的氧氣作為微生物燃料電池的電子受體，空氣透過陰極，提高了陰極室溶解氧濃度，避免了常用的機械曝氣；節約了操作成本，實現了真正意義上可持續的?MFC；該陰極結構具有設計簡單，可操作性強，基礎和運行費用大大降低等優點。

附圖說明

圖1為本發明所述空氣透過陰極雙室微生物燃料電池示意圖。

圖中標示：1-陽極室、2-陰極室、3-陽離子交換膜、4-陽極、5-陰極、6-陽極擋板、7-陰極開口擋板、8-取樣孔塞、9-取樣孔、10-電阻、11-導線、12-螺栓、13-螺母。

圖2?為本發明所述空氣透過陰極雙室微生物燃料電池極化曲線（A）和功率密度曲線（B）圖。

?具體實施方式

本發明提供了一種空氣透過陰極雙室微生物燃料電池，以下結合附圖對具體實施方式加以說明。