[發(fā)明專利]一種兼具NOx去除和產(chǎn)能的多陰極微生物燃料電池及方法

在審

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• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110137552A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史昕欣;劉洋;馬文翰;黨小慶
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F3/34;C02F3/00;B01D53/84;B01D53/56
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 王晶

一種兼具NO_x去除和產(chǎn)能的多陰極微生物燃料電池及方法，包括六棱柱多陰極反應(yīng)器，六棱柱多陰極反應(yīng)器包括反應(yīng)池，反應(yīng)池內(nèi)部填充有反應(yīng)液，六棱柱多陰極反應(yīng)器的每個面上設(shè)置有陰極，內(nèi)部放置有陽極和活性炭，陽極和活性炭設(shè)于反應(yīng)液中，活性炭置于陽極和陰極之間，陽極和陰極通過導(dǎo)線相連，六棱柱多陰極反應(yīng)器外側(cè)設(shè)置有氣室，氣室內(nèi)部設(shè)有NO和O₂混合氣體，陰極的一側(cè)與反應(yīng)液接觸，另一側(cè)與NO和O₂的混合氣體接觸，本發(fā)明能夠以有害氣體NO和O₂的混合氣為電子受體的六棱柱多陰極微生物燃料電池，此種MFC不僅能夠輸出電能，還能夠在去除廢水中有害化合物的同時去除廢氣中的有害物質(zhì)，為解決環(huán)境污染問題和回收廢水中的能量提供了很好地途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源及環(huán)境化學(xué)微生物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兼具NO_x去除和產(chǎn)能的多陰極微生物燃料電池及方法。

背景技術(shù)

微生物燃料電池(MFC)是一種能夠在處理廢水時同時產(chǎn)電的裝置。MFC將陽極室內(nèi)的有機物氧化分解產(chǎn)生質(zhì)子和電子，然后質(zhì)子進入陰極室內(nèi)，電子通過外電路傳至陰極的電子受體，從而進行氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)了同步進行電能的生產(chǎn)和污染物的去除。

已有研究中，MFC陰極電子受體主要分兩類，一類是空氣中的氧氣，另一類是廢水中具有氧化性的污染物。以含有NO和NO₂(統(tǒng)稱NO_x)的有害氣體為陰極電子受體且能高效去除NO_x的研究還鮮有報道。NO_x的濃度在很多工業(yè)化的國家亟待降低，但經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得NO_x的濃度很可能大幅升高。氮氧化物(NO_x)不僅易形成酸雨，破壞建筑，農(nóng)作物和水生生物；還會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的發(fā)生。目前，工業(yè)上通常用添加氨等還原劑通過選擇催化氧化的的方式來去除NO_x。然而，這種方法存在很多缺點，如高溫，催化劑失活，氨泄漏和高運行成本等。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種兼具NO_x去除和產(chǎn)能的多陰極微生物燃料電池及方法，該電池是能夠以有害氣體NO和O₂的混合氣為電子受體的六棱柱多陰極微生物燃料電池(MFC)，此種MFC不僅能夠輸出電能，還能夠在去除廢水中有害化合物的同時去除廢氣中的有害物質(zhì)，為解決環(huán)境污染問題和回收廢水中的能量提供了很好地途徑。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種兼具NO_x去除和產(chǎn)能的多陰極微生物燃料電池，包括六棱柱多陰極反應(yīng)器，所述的六棱柱多陰極反應(yīng)器包括反應(yīng)池1，所述的反應(yīng)池1內(nèi)部填充有反應(yīng)液，六棱柱多陰極反應(yīng)器的每個面上設(shè)置有陰極4，內(nèi)部放置有陽極3和活性炭5，陽極3和活性炭5設(shè)于反應(yīng)液中，活性炭5置于陽極3和陰極4之間，所述的陽極3和陰極4通過導(dǎo)線6相連，導(dǎo)線6上連有1000歐姆電阻，六棱柱多陰極反應(yīng)器外側(cè)設(shè)置有氣室2，氣室2內(nèi)部設(shè)有NO和O₂混合氣體，所述的陰極的一側(cè)與反應(yīng)液接觸，另一側(cè)與NO和O₂的混合氣體接觸。

所述的陽極3為碳刷，陰極4為碳纖維布基體和粘附在基體上的Pt/C催化劑，陰極4的一側(cè)與反應(yīng)液接觸，另一側(cè)與NO和O₂混合氣體接觸。

所述的活性炭5置于反應(yīng)池中，陽極3和陰極4之間。

所述的導(dǎo)線6通過外部回路將陽極3和陰極4連接，導(dǎo)線6上連有1000歐姆電阻。

所述的氣室2上設(shè)有進口2-1和出口2-2，進口2-1處連接有混氣儀7，出口2-2處連接有傅里葉紅外光譜儀8。

所述的混合氣體中包含有Ar。