[發明專利]一種利用可拓展連續流微生物燃料電池產電除污的方法

有效

• 申請號: 201710047196.3
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106784952B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 倪紅軍;卓露;汪興興;呂帥帥;黃明宇;朱昱;周一丹
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M8/2465;H01M4/86;C02F3/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 錢靚

本發明公開了一種利用可拓展連續流微生物燃料電池產電除污的方法，預處理水流通過進水口連續流入陽極室，進而流經所有陽極室，水中有機物在微生物催化作用下產生電子和質子，質子以陽極室間流道中的水流為載體遷移至陽極室，通過小孔涌進陰極室，使得陽極室組與陰極室組在裝置內部電性連通，電子通過陽極室底部外接線路通道流經負載到達陰極，并使燃料電池裝置在凈化污水的同時產生電能。本發明可以根據實際需求進行無限擴充，陰極和陽極材料及其安裝形式可以根據要求進行變換，使污水得以凈化，同時產電。

技術領域

本發明涉及一種利用可拓展連續流微生物燃料電池產電除污的方法。

背景技術

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。微生物燃料電池的基本工作原理是：在陽極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜等中間傳遞物質傳遞到陰極，氧化劑( 一般為氧氣) 在陰極得到電子被還原并與質子結合成水。微生物燃料電池多采用雙室型，即包括陽極室和陰極室，中間常采用質子交換膜隔開。雖然目前隨著微生物燃料電池電極和反應器構型的不斷改進，其單體能量密度增長迅速，但是仍然存在以下問題：電池能量密度低；可用作底物廢水種類較為單一；電池多為間歇式工作，需要不斷更換基底；電極材料結構單一，產電微生物量少，不利于能量產生；電池反應器裝置結構復雜且不可擴充；各電池組間不能根據需求進行串并聯，嚴重限制其實際推廣與應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上的不足，提供一種利用可拓展連續流微生物燃料電池產電除污的方法。

本發明的技術方案是：一種利用可拓展連續流微生物燃料電池產電除污的方法，包括相間排布的陽極室和陰極室，陽極室內或陰極室內可安裝不同材料電極，陽極室之間相通，陰極室之間相通，其中至少一組陽極室與陰極室之間相通，通道中均設有濾網，陽極室和陰極室外殼側壁分別開有進水口和出水口，用于輸入和排出有機污水，各陰、陽極室底部安裝有導電線路，連通各陰陽極室與外負載，陰極室與外界空氣連通，促進陰極反應，陽極和陰極電極皆為導電材料，電極浸沒于流水中，陽極室外接導線連接為一體，與陰極室外接導線構成串聯外接電路，預處理水流通過進水口連續流入陽極室，進而流經所有陽極室，水中有機物在微生物催化作用下產生電子和質子，質子以陽極室間流道中的水流為載體遷移至陽極室，通過小孔涌進陰極室，使得陽極室組與陰極室組在裝置內部電性連通，電子通過陽極室底部外接線路通道流經負載到達陰極，并使燃料電池裝置在處理污水的同時產生電能。該方法中的陽極室和陰極室皆為大小相等的正方體、相間排布并組合構成一個長方體裝置，陽極室數目大于等于陰極室數目。

本發明還公開了一種正多邊形可拓展空氣陰極微生物燃料電池裝置，包括相裝置外殼、裝置密封蓋及相間排布的陽極室和陰極室，陽極室內或陰極室內安裝不同材料電極，陽極室間或陰極室間通過帶濾網的流道連通，各流道旁設有擋板，各擋板可上下活動，陽極室間流道與陰極室間流道上下錯開設置，其中至少一組處于裝置最外側相鄰的陽極室與陰極室之間通過帶擋板的小孔連通，各擋板可上下活動，小孔可以通過安裝質子交換膜阻隔陽極液與陰極液，與之相對的一組處于裝置最外側相鄰的陽極室和陰極室外殼側壁分別開有進水口和出水口，用于輸入和排出有機污水，裝置外殼在各陰陽極室底部安裝有導電線路，連通各陰陽極室與外負載，陽極室外接導線連接為一體，與陰極室外接導線進行串聯構成外接電路，裝置密封蓋在陰極室上方開有小孔，使得陰極室與外界空氣連通，促進陰極反應。