[發明專利]一種厭氧流化床微生物燃料電池堆棧裝置

無效

• 申請號: 201210407900.9
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102916208A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉新民;郭慶杰;王振;宮本月;王許云
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/16;H01M8/24;C02F1/461
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于燃料電池技術領域，涉及一種厭氧流化床微生物燃料電池堆棧裝置，特別是一種微生物燃料電池經串并聯的組裝堆棧轉換裝置，適用于在高效處理有機污水的同時得到清潔能源。

背景技術：

目前，世界經濟的高速發展帶來了能源消耗、環境污染等諸多負面影響，在此背景下世界各國都意識到當今社會能源與環境的重要，合理利用資源，實現廢物的資源化利用是節能減排和緩解資源短缺的有效途徑。微生物燃料電池作為一種新興的能源技術，具有其它能源不可比擬的優點：一是直接將底物的化學能轉化為電能，能量利用率高；二是原料廣泛；三是可以在常溫常壓下的環境中運行，操作條件溫和，電池維護成本低，安全性強；四是可利用生物廢物等有機物發電，清潔環保；五是采用空氣陰極，不需要曝氣等能量的輸入。流化床在化工工業中被廣泛用作反應器，與傳統的固定床與移動床反應器相比，流化床有著明顯的優勢：生產能力大，單位床層面積的生產能力遠高于固定床及移動床，其傳熱傳質系數高，比固定床高1～2個數量級；床層溫度均勻控制，對于強熱效應反應易實現移熱或供熱；顆粒處于流動狀態，便于物料加入與卸出，適用于固相加工或易失活催化劑狀態的連續循環再生。微生物燃料電池是微生物技術與電池技術相結合的產物，利用微生物整體為催化劑，將燃料中的化學能直接轉化為電能；微生物燃料電池工作原理為：微生物作為催化劑附著于陽極或者固體顆粒表面，降解葡萄糖、乳酸鹽和醋酸鹽等有機物產生電子和質子，電子傳遞到陽極，經過外電路到達陰極，形成電流；產生的質子通過PEM(質子交換膜)或直接通過電解質傳遞到陰極，在陰極質子與電子、氧化物發生還原反應，從而完成工作；其中，陽極的氧化反應方程式為：C₆H₁₂O₆+6H₂O→6CO₂+24H⁺+24e^-；陰極的還原反應方程式為：6O₂+24H⁺+24e^-→12H₂O。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有微生物燃料電池串聯過程中反向電壓現象的缺點，尋求設計一種新型厭氧流化床微生物燃料電池串并聯堆棧裝置，適用于實驗室研究，并易于放大和工業化，通過調節進口污水流速和分布板開孔率等改變電池的輸出電壓，提高廢水COD去除效率；MFC堆棧即為微生物燃料電池的串并聯，其輸出功率并非單個燃料電池的輸出功率簡單的加減，串聯運行時庫侖效率只有12%，并聯時提高到78%；監測個體電壓，電池電壓不平衡，反向電壓使得電池產生負電壓，底物消耗將導致一個電池產生反向電壓；單個電池輸出電壓的變化會導致總功率快速浮動。