[發(fā)明專利]一種分區(qū)式圓筒微生物燃料電池

有效

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• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109728333B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 程桂石;趙瑩;趙薇;楊雙維;付娟;李文軍;闕正斌;和箐楠;張玉宏;宮雪容;艾科熱木;胡雅琪;黃嘉瑜;董長青
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F3/00;C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發(fā)明實施例公開了一種分區(qū)式圓筒微生物燃料電池所述電池包括電池本體和外接電路。電池本體包括套在一起的內(nèi)筒與外筒，內(nèi)筒為陰極室，內(nèi)筒與外筒之間的環(huán)形空間由四個沿徑向的隔板分隔為四個獨立的陽極室，各陽極室均分別通過質(zhì)子交換膜與陰極室連通，相鄰的所述陽極室之間通過閥門相互連通，流入的污水可通過所述閥門流經(jīng)各所述陽極室；各所述陽極室內(nèi)保持厭氧環(huán)境，分別接種有厭氧或兼性厭氧的產(chǎn)電微生物；本發(fā)明微生物燃料電池通過陽極室產(chǎn)電微生物厭氧氧化作用，協(xié)同陰極降解污水，達到利用污水產(chǎn)電的設計目的，所述電池可有效處理生活污水中的多種污染物，且具有體積小、成本低、污水處理效率高等特點。

技術領域

本發(fā)明屬于微生物燃料電池技術領域，特別涉及一種分區(qū)式圓筒微生物燃料電池，可利用生活污水發(fā)電。

背景技術

微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一種利用微生物降解有機物并將有機質(zhì)中的化學能轉(zhuǎn)化為電能的電化學系統(tǒng)。將污水與微生物燃料電池結(jié)合起來，把原本污水中要廢棄的有機物加以利用，它不僅可以分解處理廢水中的有機質(zhì)，而且可以產(chǎn)生電能為人們所利用，是一種具有廣闊發(fā)展前景的能源利用技術。

當前，利用微生物燃料電池進行污水處理仍存在諸多問題，如通常只能有效處理生活污水中的一種或幾種廢物，如采用多個電池聯(lián)合處理生活污水，把生活污水其中大部分廢物處理干凈所需要的電池尺寸過大，成本相應提高；且由于陽極室內(nèi)接種多種菌種，往往會形成一種或幾種優(yōu)勢菌屬從而壓制其他可用于污水處理微生物的生存；常用的非生物陰極的還原反應速率很慢，且需要使用貴金屬Pt作催化劑來降低反應的過電位損失，大大增加了燃料電池的造價等。因此，需要研發(fā)一種可避免上述缺陷的新型微生物燃料電池。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中利用微生物燃料電池進行污水處理存在的諸多問題，提供了一種分區(qū)式圓筒微生物燃料電池，可有效處理生活污水中的多種污染物，且具有體積小、成本低、污水處理效率高等特點。

本發(fā)明實施例提供的一種分區(qū)式圓筒微生物燃料電池，包括電池本體和外接電路，其中：

所述電池本體包括套在一起的內(nèi)筒和外筒，所述內(nèi)筒和外筒均為圓筒狀容器；所述內(nèi)筒為陰極室，所述陽極室內(nèi)設置有一陰極；所述陰極室內(nèi)保持有氧環(huán)境并接種有好氧微生物；若干沿徑向的隔板將所述內(nèi)筒與所述外筒之間的空間分隔為多個獨立的陽極室，每個所述陽極室內(nèi)設置有一陽極；各所述陽極室均分別通過質(zhì)子交換膜與所述陰極室連通，相鄰的所述陽極室之間通過閥門相互連通，流入的生活污水可通過所述閥門流經(jīng)各所述陽極室；各所述陽極室內(nèi)保持厭氧環(huán)境，分別接種有厭氧或兼性厭氧的產(chǎn)電微生物，生活污水依次流經(jīng)各陽極室時，污水中的污染物經(jīng)各陽極室內(nèi)培養(yǎng)的相應微生物進行處理處理，陽極室產(chǎn)電微生物通過厭氧氧化作用，協(xié)同陰極降解污水，達到利用污水產(chǎn)電的目的；各所述陽極并聯(lián)連接，并通過所述外接電路與所述陰極連接。

作為陰極室內(nèi)陰極的優(yōu)選，所述陰極為活性碳棒。

作為陽極室內(nèi)陽極的優(yōu)選，所述陽極為添加有一定量的鐵、錳離子催化劑的碳氈；進一步優(yōu)選地，所述陽極周圍培養(yǎng)有處理鐵、錳離子的微生物，可避免重金屬離子泄露對室內(nèi)微生物造成傷害。

作為前述微生物燃料電池技術方案的優(yōu)選，所述陽極室有四個；進一步優(yōu)選地，四個所述陽極室中分別接種用于處理糖類、用于處理有機酸和有機鹽類、用于處理脂類和用于處理無機鹽類的產(chǎn)電微生物。

作為各陽極室中所接種的產(chǎn)電微生物的優(yōu)選，用于處理糖類的菌種為酵母菌、環(huán)形節(jié)桿菌等菌類中的一種菌；用于處理糖類有機酸和有機鹽類的菌種為人蒼白桿菌、布氏弓形菌(Arcobacter butzleri strain ED－1)、弓形菌(Arcobacter－L)、枯草芽孢桿菌、希萬氏菌、地桿菌等菌類中的一種菌；用于處理脂類的菌種為甘度Ganduew-Lipa油脂分解菌、產(chǎn)堿桿菌等菌類中的一種菌；用于處理無機鹽類的菌種為聚磷菌、硝化細菌反硝化細菌復合菌種等菌類中的一種菌。