[發明專利]微生物燃料電池自驅動微生物電解池制氫儲氫方法

有效

• 申請號: 201410375715.5
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104141147A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 梁鎮海;代紅艷;趙煜;楊慧敏;劉憲
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25C1/16;H01M8/06
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

1.一種微生物燃料電池自驅動微生物電解池制氫儲氫方法，其所述方法是設置由兩個MFC串聯為MEC供電的封閉系統，在處理有機廢水、含汞廢水并回收重金屬汞的同時，實現微生物燃料電池自驅動微生物電解池制氫儲氫。

2.如權利要求1所述的方法，其所述方法是在兩個MFC串聯為MEC供電的封閉系統中，MFC與MEC的陽極利用電活性微生物處理有機廢水并產生電子；MFC的陰極還原Hg²⁺為單質Hg并回收；MEC的陰極還原H⁺并原位儲存；

所述MFC與MEC的陽極液是由濃度為0.5~3g/L的有機物、0.021~0.084mol/L的NaH₂PO₄·2H₂O、0.029~0.116mol/LNa₂HPO₄·12H₂O、0.31g/L的NH₄Cl、0.13g/L?KCl和20ml/L的其他微量元素構成；所述MFC的陰極液是含有0.001~0.1mol/LHg²⁺的工業廢水，并用硝酸調節pH值在1~3范圍內；所述MEC的陰極液是酸性廢水；

所述MFC與MEC的陽極是碳氈，每個陽極室設置有三組平行排列的碳氈，每個碳氈通過多根細銅絲與外電路相連；所述MFC的陰極是不銹鋼網；

所述MEC的陰極是負載有MOF多孔材料、碳納米管或二硫化鉬納米管的碳氈、石墨板或泡沫鎳；

所述MFC與MEC的陽極與陰極由雙極膜隔開，整個系統運行溫度為室溫。

3.如權利要求1或2所述的方法，其所述MFC和MEC是以產電模式啟動，且啟動時直接以Hg²⁺為電子受體。

4.如權利要求2所述的方法，其所述電活性微生物是污水處理廠的曝氣池污泥、厭氧池污泥或是生活污水。

5.如權利要求2所述的方法，其所述有機物是乙酸鈉、葡萄糖和淀粉中的一種。

6.如權利要求2所述的方法，其所述MFC陰極還原的Hg²⁺是硝酸汞或是氯化汞。

7.如權利要求2所述的方法，其所述其他微量元素是CaCl_2?0.5g/L；MgSO_4?0.6g/L；NaCl?0.1g/L；FeSO_4?0.3g/L；MnSO_4?0.038g/L；AlCl₃?0.025g/L；(NH₄)₆Mo₇O₂₄?0.15g/L；H₃BO₃?0.05g/L；NiCl₂·6H₂O?0.005g/L；CuCl₂?0.027g/L；ZnCl₂?0.05g/L；CoCl₂·2H₂O?0.05g/L。

8.如權利要求2所述的方法，其所述MFC的輸出電壓是隨MFC陰極液中Hg²⁺的濃度增大而增大。

9.如權利要求1所述的方法，其所述雙極膜是由陽膜/陰膜構成，其制備方法如下：

（1）稱取2.0?g~10.0?g?醋酸纖維素鈉或羧甲基纖維素鈉與3.0?g~10.0?g聚乙烯吡咯烷酮混散于燒杯中，用蒸餾水加熱攪拌溶解后流延于平整的玻璃板上，在烘箱中20~50℃干燥成膜，并采用重金屬離子交聯5~30分鐘，然后用含有陰離子基團的溶液浸泡5~30分鐘，室溫晾干，獲得厚度為50μm陽膜；

（2）稱取2.0?g?~10.0?g殼聚糖或者聚酰亞胺與3.0?g~10.0?g聚乙烯吡咯烷酮混散于燒杯中，用0.25%~2.0%的醋酸水溶液加熱攪拌溶解，加入醛類交聯劑交聯5~20分鐘，然后傾倒于上述步驟（1）中的陽膜上，獲得厚度為50μm的陰膜，室溫晾干，即獲得厚度為100μm的雙極膜；?

其中，所述重金屬離子是Ti⁴⁺或Sn²⁺；所述陰離子基團是-PO₄、-HSO₃或-COOH；所述醛類交聯劑是戊二醛、丁二醛或丙二醛。