[發明專利]一種內循環單室微生物燃料電池

在審

• 申請號: 201510318602.6
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN104934622A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 周國旺;史惠祥;周昱宏;周旻昀;鮑玥;周國強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M8/04;C02F3/28;C02F3/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明涉及一種生物燃料電池，尤其涉及一種微生物燃料電池。

背景技術

能量和水資源的短缺，是全球面臨的兩個重要挑戰，對人類社會可持續發展構成了嚴重威脅。近幾年微生物燃料電池（MFC）是一種以微生物為催化劑，將化學能直接轉化為電能。利用MFC技術來處理廢水，不僅可以治污，而且可以回收電能，它是廢水處理技術的重大創新。由于微生物燃料電池同時處理廢水并產生電能，這項技術越來越受人們青睞，成為廢水處理領域的研發熱點。然而，現有的MFC還存在不少缺陷，比如陽極室的厭氧反應速率較慢且出水水質一般。

發明內容

本發明的目的是提供一種內循環單室微生物燃料電池。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：本發明內循環單室微生物燃料電池包括反應容器，所述反應容器包括外筒和中心筒，中心筒置于外筒內，所述反應容器內為厭氧環境，所述反應容器內設有內循環裝置，所述中心筒上設有第一循環口和第二循環口；所述內循環裝置能夠用于推動所述中心筒內的污水經第二循環口流出中心筒、并使中心筒外的污水經第一循環口流入到中心筒內而實現污水在反應容器內的循環流動，或者，所述內循環裝置能夠用于推動中心筒內的污水經第一循環口流出中心筒、并使中心筒外的污水經第二循環口流入到中心筒內而實現污水在反應容器內的循環流動；所述反應容器設有進水口和出水口；所述反應容器內設有能夠生長產電微生物的陽極和能夠利用電子和質子將氧氣還原的陰極，所述陽極和所述陰極之間串聯有電阻，產電微生物產生的質子能夠隨反應容器內的污水傳遞到所述陰極。

進一步地，本發明所述內循環裝置設于中心筒內或中心筒外。

進一步地，本發明所述第一循環口設于所述中心筒的筒壁上，所述第二循環口設于所述中心筒的底部。

進一步地，本發明所述反應容器內安裝有用于促進污水循環流動的導流板。

進一步地，本發明所述導流板呈圓錐體狀，且所述圓錐體的頂部對準所述第一循環口和/或第二循環口。

進一步地，本發明所述內循環裝置包括螺旋槳，所述螺旋槳與發動機的輸出軸電連接。

進一步地，本發明還包括變頻器，所述變頻器與發動機電連接。

進一步地，本發明所述陰極置于空氣與反應容器內的污水的臨界位置。

進一步地，本發明所述外筒的側壁上設有通孔，所述陰極密封安裝于該通孔內。

進一步地，本發明所述陰極為空氣式陰極，陰極的催化層與反應容器內的污水接觸，陰極的擴散層與外界的空氣接觸。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：（1）能以廢水為燃料生產電能，實現廢水處理和生物產電的同步進行，有效回收廢水中所蘊含的能量，降低廢水處理的成本。（2）由內循環裝置產生的推流水量，經由中心筒的第一循環口和第二循環口在中心筒和外筒之間循環流動，從而實現污水在反應容器內的循環，使污水與反應容器中的微生物充分接觸，加速傳質過程，提高了污水的去除效率。（3）由于內循環的存在，使進入反應容器內的污水得到迅速擴散，提高反應容器的有機負荷的抗沖擊能力。（4）本發明結構合理，采用雙筒結構的反應容器實現污水的循環流動；同時將能夠生長產電微生物的陽極置于反應容器內，將用于還原氧氣的陰極置于空氣和反應容器內的污水的臨界位置，在陽極和陰極之間串聯一電阻，得以充分利用反應容器內循環流動的污水加速產電微生物產生的電子經由電阻傳遞到陰極，并使產電微生物產生的質子直接由循環流動的污水快速傳遞到陰極，從而促進電子和質子與陰極上吸附的氧氣反應而產生電能。

附圖說明

圖1是本發明內循環單室微生物燃料電池的結構示意圖。

圖2是圖1的反應容器的A-A截面圖。

圖3是圖1的反應容器的B-B截面圖。

圖中：1-進水管，2-中心筒，3-第二循環口，4-第一循環口，5-導流板，6-螺旋槳，7-軸，8-發動機，9-變頻器，10-外筒，11-出水管，12-陽極，13-陰極，14-電阻。

具體實施方式