[發明專利]一種用于發電的草坪微生物燃料電池系統

在審

• 申請號: 201910732078.5
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110492160A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 吳卿;焦士埔;馬夢醒;彭森
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 曹玉平<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種用于發電的草坪微生物燃料電池系統。包括草坪，微生物燃料電池組，電能存儲裝置，升壓與穩壓裝置；其特征是微生物燃料電池組由多個微生物燃料電池串聯或/和并聯組成；微生物燃料電池包括陽極、陰極和導線，陽極埋在草坪下方，與草的根部相接觸,陰極放在草坪上方；電能存儲裝置和升壓與穩壓裝置放置在草坪上方，微生物燃料電池的陽極和陰極通過導線與電能存儲裝置連接，電能存儲裝置和升壓與穩壓裝置相連接。此系統建造成本低，可自我維持，不需要復雜的管理。在利用了草坪的觀賞和生態價值的同時產生了電能，實現了生產能源的綠色和可持續，是緩解未來能源危機的新手段。

技術領域

本發明將草坪與微生物燃料電池結合用于發電,具體屬于新能源和環境工程領域。特別涉及一種用于發電的草坪微生物燃料電池系統。

背景技術

化石燃料是當前生產和生活的主要能源，然而化石燃料的使用產生了大量二氧化碳，這是溫室效應產生的重要原因，由于化石燃料的儲量有限，太陽能和生物質能等新能源在未來可持續的可再生能源生產中占有相當大的份額。然而在當前條件下，生物乙醇和生物柴油等生物質能源仍然具有一些缺點，例如，會與糧食生產爭奪耕地，并且需要化肥等資源的投入等，從這個角度來看，生物質能源并不如期待那樣綠色和可持續。

將植物和微生物燃料電池結合有望解決以上不足。植物通過葉子中的葉綠體進行光合作用，在太陽能的作用下將空氣中的二氧化碳以有機物的形式固定。研究表明，植物具有根際沉淀作用，高達60％的光合作用產生的固定碳可以轉移到植物根部。之后植物根系會向土壤中釋放不同類型的有機化合物，包括糖類、有機酸、酶、聚合碳水化合物和死細胞等。植物微生物燃料電池旨在通過將活植物的根整合到微生物燃料電池的陽極室中，利用植物的根際沉淀和陽極微生物對有機物的降解作用，以清潔有效的方式將太陽能轉化為電能，這具有重要的環境優勢，例如，保存了生態系統中的營養物質，使用可再生能源以及生產過程中沒有額外的溫室氣體排放等。從社會的角度來看，植物微生物燃料電池也有許多優勢，它可以在自然環境中實施，例如濕地，對生態系統的干擾比較小，并且不與糧食所需的農業用地競爭。植物微生物燃料電池有很大的發電潛能，根據發表的研究估計，在西歐(即荷蘭、比利時和法國)的氣候條件下，植物的理論上凈發電量可能達到67mW/m²。

隨著社會的發展，生態環境和景觀的藝術美感逐漸引起人們的關注。草坪不僅具有觀賞價值，可以給人帶來美觀感受，而且能夠保持水土、涵養水源和凈化空氣。由于草坪的多種價值，在我國許多城市興起了草坪熱，草坪的種植面積不斷擴大。將草坪與微生物燃料電池結合，在充分利用了草坪的觀賞價值和生態價值的同時回收電能，這將是緩解未來能源危機的不錯的選擇。

發明內容

如今，隨著化石能源的逐漸枯竭和能源需求的逐漸增加，還有氣候變化和環境污染等問題的存在，對可持續和可再生能源的需求變得迫切。生物乙醇或生物柴油等生物能源的在當前生產工藝下經常與糧食生產競爭，而利用植物的根際沉淀作用，通過植物與微生物燃料電池結合可以產生電能，對生態環境影響較小，且不會與耕地競爭，可以實現能源真正的綠色和可持續。草坪是園林綠地的重要材料，具有生長速度快，效益明顯的特點，可以作為與微生物燃料電池組合的優良植物。

本發明的技術方案如下：

一種用于發電的草坪微生物燃料電池系統；包括草坪，微生物燃料電池組，電能存儲裝置，升壓與穩壓裝置；其特征是微生物燃料電池組由多個微生物燃料電池串聯或/和并聯組成；微生物燃料電池包括陽極、陰極和導線，陽極埋在草坪下方，與草的根部相接觸,陰極放在草坪上方；電能存儲裝置和升壓與穩壓裝置放置在草坪上方，微生物燃料電池的陽極和陰極通過導線與電能存儲裝置連接，電能存儲裝置和升壓與穩壓裝置相連接。

所述的陽極面積為20-100cm²；陰極為直徑1-2cm,長度5-10cm的碳刷。

所述的陰極和陽極的距離為2-4cm。

所述的陽極為石墨板、石墨氈、碳布，不銹鋼板或不銹鋼網。