[實(shí)用新型]內(nèi)循環(huán)單室微生物燃料電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520400794.0
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN204793045U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周國旺;史惠祥;周昱宏;周旻昀;鮑玥;周國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型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(shù)

能量和水資源的短缺，是全球面臨的兩個重要挑戰(zhàn)，對人類社會可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)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(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。利用MFC技術(shù)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(shù)的重大創(chuàng)新。由于微生物燃料電池同時處理廢水并產(chǎn)生電能，這項技術(shù)越來越受人們青睞，成為廢水處理領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的MFC還存在不少缺陷，比如陽極室的厭氧反應(yīng)速率較慢且出水水質(zhì)一般。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種內(nèi)循環(huán)單室微生物燃料電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：本實(shí)用新型內(nèi)循環(huán)單室微生物燃料電池包括反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器包括外筒和中心筒，中心筒置于外筒內(nèi)，所述反應(yīng)容器內(nèi)為厭氧環(huán)境，所述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有內(nèi)循環(huán)裝置，所述中心筒上設(shè)有第一循環(huán)口和第二循環(huán)口；所述內(nèi)循環(huán)裝置能夠用于推動所述中心筒內(nèi)的污水經(jīng)第二循環(huán)口流出中心筒、并使中心筒外的污水經(jīng)第一循環(huán)口流入到中心筒內(nèi)而實(shí)現(xiàn)污水在反應(yīng)容器內(nèi)的循環(huán)流動，或者，所述內(nèi)循環(huán)裝置能夠用于推動中心筒內(nèi)的污水經(jīng)第一循環(huán)口流出中心筒、并使中心筒外的污水經(jīng)第二循環(huán)口流入到中心筒內(nèi)而實(shí)現(xiàn)污水在反應(yīng)容器內(nèi)的循環(huán)流動；所述反應(yīng)容器設(shè)有進(jìn)水口和出水口；所述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有能夠生長產(chǎn)電微生物的陽極和能夠利用電子和質(zhì)子將氧氣還原的陰極，所述陽極和所述陰極之間串聯(lián)有電阻，產(chǎn)電微生物產(chǎn)生的質(zhì)子能夠隨反應(yīng)容器內(nèi)的污水傳遞到所述陰極。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述內(nèi)循環(huán)裝置設(shè)于中心筒內(nèi)或中心筒外。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述第一循環(huán)口設(shè)于所述中心筒的筒壁上，所述第二循環(huán)口設(shè)于所述中心筒的底部。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述反應(yīng)容器內(nèi)安裝有用于促進(jìn)污水循環(huán)流動的導(dǎo)流板。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述導(dǎo)流板呈圓錐體狀，且所述圓錐體的頂部對準(zhǔn)所述第一循環(huán)口和/或第二循環(huán)口。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述內(nèi)循環(huán)裝置包括螺旋槳，所述螺旋槳與發(fā)動機(jī)的輸出軸電連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型還包括變頻器，所述變頻器與發(fā)動機(jī)電連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述陰極置于空氣與反應(yīng)容器內(nèi)的污水的臨界位置。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述外筒的側(cè)壁上設(shè)有通孔，所述陰極密封安裝于該通孔內(nèi)。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述陰極為空氣式陰極，陰極的催化層與反應(yīng)容器內(nèi)的污水接觸，陰極的擴(kuò)散層與外界的空氣接觸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果是：（1）能以廢水為燃料生產(chǎn)電能，實(shí)現(xiàn)廢水處理和生物產(chǎn)電的同步進(jìn)行，有效回收廢水中所蘊(yùn)含的能量，降低廢水處理的成本。（2）由內(nèi)循環(huán)裝置產(chǎn)生的推流水量，經(jīng)由中心筒的第一循環(huán)口和第二循環(huán)口在中心筒和外筒之間循環(huán)流動，從而實(shí)現(xiàn)污水在反應(yīng)容器內(nèi)的循環(huán)，使污水與反應(yīng)容器中的微生物充分接觸，加速傳質(zhì)過程，提高了污水的去除效率。（3）由于內(nèi)循環(huán)的存在，使進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)的污水得到迅速擴(kuò)散，提高反應(yīng)容器的有機(jī)負(fù)荷的抗沖擊能力。（4）本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，采用雙筒結(jié)構(gòu)的反應(yīng)容器實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)流動；同時將能夠生長產(chǎn)電微生物的陽極置于反應(yīng)容器內(nèi)，將用于還原氧氣的陰極置于空氣和反應(yīng)容器內(nèi)的污水的臨界位置，在陽極和陰極之間串聯(lián)一電阻，得以充分利用反應(yīng)容器內(nèi)循環(huán)流動的污水加速產(chǎn)電微生物產(chǎn)生的電子經(jīng)由電阻傳遞到陰極，并使產(chǎn)電微生物產(chǎn)生的質(zhì)子直接由循環(huán)流動的污水快速傳遞到陰極，從而促進(jìn)電子和質(zhì)子與陰極上吸附的氧氣反應(yīng)而產(chǎn)生電能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型內(nèi)循環(huán)單室微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的反應(yīng)容器的A-A截面圖。

圖3是圖1的反應(yīng)容器的B-B截面圖。

圖中：1-進(jìn)水管，2-中心筒，3-第二循環(huán)口，4-第一循環(huán)口，5-導(dǎo)流板，6-螺旋槳，7-軸，8-發(fā)動機(jī)，9-變頻器，10-外筒，11-出水管，12-陽極，13-陰極，14-電阻。

具體實(shí)施方式