一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，包括阴极石墨棒、电压表及阳极石墨棒，电压表通过导线分别连接阴极石墨棒及阳极石墨棒，阴极石墨棒上部及阳极石墨棒上部均缠有铜丝，导线连接铜丝，阳极石墨棒上部套有绝缘外皮，阴极石墨棒的下部刻有螺纹，阴极石墨棒的下部通过螺纹配套连接绝缘套筒，绝缘套筒下部为锥形，阳极石墨棒下部为锥形。本发明专利技术更容易插入土壤，避免对土壤结构和植物根部造成较大破坏，增大了阳极石墨棒与土壤中电解质的接触面积，有利于电子的交换，输出更大的电压。本发明专利技术利用价格低廉、材料易得的石墨棒做电极，石墨棒质软，易于加工，是良好的电极材料。

【技术实现步骤摘要】
一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池及其应用
本专利技术涉及一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池及其应用，属于微生物燃料电池

技术介绍
环境问题和能源的持续利用问题是当今社会的主流热点，也是贯彻落实可持续发展的客观要求。近年来，出现了利用土壤或污水中的化学能转变为人类需要的电能的燃料电池，微生物燃料电池是利用土壤中微生物对土中腐殖质的氧化还原反应产生电流，距离根部不同距离存在不同电势，从而产生输出功率。而在日常生活中，家养盆栽，水生植物也可以设置为燃料电池，植物生长的好，培养液(质)的有机物腐殖质就增多，电池的输出功率变大，用外接二极管直观地显示。但是对于土壤微生物燃料电池来说，电极的设计决定了功率输出的好坏，有些土壤微生物燃料电池设计不合理：第一，由于阴极电极只能在表面处，导致阴极电极不能良好固定。第二，两电极相对距离不科学，输出电压太低，电极间内阻太大，不能形成良好的输出；第三，电极插入土壤时容易损坏植物根部，而且固定不牢靠；第三，电极材料容易磨损。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池；本专利技术还公开了上述土壤微生物燃料电池的应用；本专利技术利用价格低、易得的石墨棒做电池电极，使功率输出提高，石墨棒更容易插入土壤，石墨棒不容易锈蚀损耗；本专利技术将潮湿的淤泥土壤中的化学能转化为电能，修复了石油烃污染的土壤，对高浓过度有机废水进行了高效处理。本专利技术的技术方案如下：一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，包括阴极石墨棒、电压表及阳极石墨棒，所述电压表通过导线分别连接所述阴极石墨棒及所述阳极石墨棒，所述阴极石墨棒上部及阳极石墨棒上部均缠有铜丝，所述导线连接所述铜丝，所述阳极石墨棒上部套有绝缘外皮。此处设计的优势在于，利用价格低廉、材料易得的石墨棒做电极，石墨棒质软，易于加工，是良好的电极材料。所述土壤微生物燃料电池使用时，选择表面平整、内部没有石块等杂物的湿润土壤，将所述阳极石墨棒插入土壤，使所述阳极石墨棒的裸露部分全部位于土壤表层以下，所述阳极石墨棒固定于土壤中；在距离所述阳极石墨棒水平距离范围10-1000mm处选择表面平整、内部没有石块等杂物的湿润土壤，将所述阴极石墨棒插入土壤，使所述阴极石墨棒的裸露部分位于土壤和空气交界处，所述阴极石墨棒固定于土壤中；所述阳极石墨棒插入土壤的高度大于所述阴极石墨棒插入土壤的高度。根据本专利技术优选的，所述阴极石墨棒的下部刻有螺纹，所述阴极石墨棒的下部通过螺纹配套连接绝缘套筒，所述绝缘套筒下部为锥形，所述阳极石墨棒下部为锥形。此处设计的优势在于，所述绝缘套筒下部为锥形，所述阳极石墨棒下部为锥形，更容易插入土壤，避免对土壤结构和植物根部造成较大破坏，并且增大了所述阳极石墨棒与土壤中电解质的接触面积，有利于电子的交换，从而输出更大的电压。根据本专利技术优选的，所述阴极石墨棒及所述阳极石墨棒的高度范围均为5-500mm，所述绝缘套筒下部的锥形部分高度为所述阴极石墨棒高度的1/5-2/5,所述阳极石墨棒下部的锥形部分高度为所述阳极石墨棒高度的1/5-2/5,所述绝缘套筒下部的锥形部分及所述阳极石墨棒下部的锥形部分的锥角范围均为10-60。。根据本专利技术优选的，所述阴极石墨棒上部及所述阳极石墨棒的上部均刻有螺纹，所述铜丝缠绕在所述螺纹上，所述阴极石墨棒上部通过所述螺纹配套连接绝缘外皮，所述阳极石墨棒上部通过所述螺纹配套连接绝缘外皮，所述阴极石墨棒中部为裸露部分。此处设计的优势在于，所述阴极石墨棒上部通过螺纹配套连接绝缘外皮，所述阳极石墨棒上部通过螺纹配套连接绝缘外皮，使阴极石墨棒及阳极石墨棒上的铜丝与水和空气隔绝，避免铜丝被氧化锈蚀。根据本专利技术优选的，所述阳极石墨棒与所述阴极石墨棒之间的水平距离范围为10-1000mm。此处设计的优势在于，所述阳极石墨棒与所述阴极石墨棒之间的水平距离范围为10-1000mm，形成了更大的电势差。根据本专利技术优选的，所述导线为铜导线，所述导线与所述铜丝的连接处通过粘结剂绝缘密封。所述粘结剂为环氧树脂6101、环氧树脂618或环氧树脂634中一种或几种，所述粘结剂静置固化20-30小时。上述土壤微生物燃料电池的应用，具体步骤包括：(1)断开外接电路；(2)选择表面平整、内部没有石块等杂物的湿润土壤，将所述阳极石墨棒插入土壤，使所述阳极石墨棒的裸露部分全部位于土壤表层以下，使所述阳极石墨棒的最上端位于土壤表层以上或与土壤表层平齐，所述阳极石墨棒固定于土壤中；(3)在距离所述阳极石墨棒水平距离范围10-1000mm处选择表面平整、内部没有石块等杂物的湿润土壤，将所述阴极石墨棒插入土壤，使所述阴极石墨棒的裸露部分位于土壤和空气交界处，所述阴极石墨棒固定于土壤中；(4)接入外接电路，闭合开关。所述土壤微生物燃料电池使用时，所述阴极石墨棒的裸露部分位于土壤和空气交界处，和氧气接触，发生还原反应，得到电子，所述阴极石墨棒下部包裹绝缘套筒，保证了所述阴极石墨棒的下部不与土壤接触，所述阴极石墨棒和土壤表层氧气反应，所述阴极石墨棒与所述阳极石墨棒有效形成了电势差；所述阳极石墨棒上部连接绝缘外皮的部分位于土壤和空气交界处，保证了阳极石墨棒不接触氧气和土壤表层，所述阳极石墨棒裸露部分位于土壤内部，而且所述阳极石墨棒下部为锥体，所述阳极石墨棒接触土壤内部根系分泌物或其他产电菌产生的有机物，发生氧化反应，失去电子，形成循环电路。所述土壤微生物燃料电池可以串联若干组使用，类似普通电池，交替连接正负极，形成更高的电压，增大输出。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所述阳极石墨棒与所述阴极石墨棒之间的水平距离范围为10-1000mm，形成了较大的电势差；2、本专利技术所述绝缘套筒下部为锥体，所述阳极石墨棒下部为锥体，更容易插入土壤，避免对土壤结构和植物根部造成较大破坏，并且增大了所述阳极石墨棒与土壤中电解质的接触面积，有利于电子的交换，从而输出更大的电压；3、本专利技术所述阴极石墨棒上部通过螺纹配套连接一层绝缘外皮，所述阳极石墨棒上部通过螺纹配套连接一层绝缘外皮，使阴极石墨棒及阳极石墨棒上的铜丝与水和空气隔绝，避免铜丝被氧化锈蚀；4、本专利技术利用价格低廉、材料易得的石墨棒为主要材料，而且石墨棒质软，易于加工，是良好的电极材料。附图说明图1为本专利技术纵向剖视图；图2为本专利技术使用过程中的结构示意图；图3为本专利技术所述阴极石墨棒的结构示意图；图4为本专利技术所述阳极石墨棒的结构示意图；其中，1、绝缘外皮；2、阴极石墨棒；3、电压表；4、导线；5、螺纹；6、绝缘套筒；7、阳极石墨棒；8、空气；9、土壤。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本专利技术作进一步限定，但不限于此。实施例1一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，包括阴极石墨棒2、电压表3及阳极石墨棒7，所述电压表3通过导线4分别连接所述阴极石墨棒2及所述阳极石墨棒7，所述阴极石墨棒2上部及阳极石墨棒7上部均缠有铜丝，所述导线4连接所述铜丝，所述阳极石墨棒7上部套有绝缘外皮1。此处设计的优势在于，利用价格低廉、材料易得的石墨棒做电极，石墨棒质软，易于加工，是良好的电极材料。所述土壤微生物燃料电池使用时，选择表面平整、内部没有石块等杂物的湿润土壤9，将所述阳极石墨棒7插入土壤9，使所述阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，其特征在于，包括阴极石墨棒、电压表及阳极石墨棒，所述电压表通过导线分别连接所述阴极石墨棒及所述阳极石墨棒，所述阴极石墨棒上部及阳极石墨棒上部均缠有铜丝，所述导线连接所述铜丝，所述阳极石墨棒上部套有绝缘外皮。

【技术特征摘要】
1.一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，其特征在于，包括阴极石墨棒、电压表及阳极石墨棒，所述电压表通过导线分别连接所述阴极石墨棒及所述阳极石墨棒，所述阴极石墨棒上部及阳极石墨棒上部均缠有铜丝，所述导线连接所述铜丝，所述阳极石墨棒上部套有绝缘外皮；所述阴极石墨棒的下部刻有螺纹，所述阴极石墨棒的下部通过螺纹配套连接绝缘套筒，所述绝缘套筒下部为锥形，所述阳极石墨棒下部为锥形；所述阴极石墨棒及所述阳极石墨棒的高度范围均为250-500mm，所述绝缘套筒下部的锥形部分高度为所述阴极石墨棒高度的1/5-2/5,所述阳极石墨棒下部的锥形部分高度为所述阳极石墨棒高度的1/5-2/5,所述绝缘套筒下部的锥形部分及所述阳极石墨棒下部的锥形部分的锥角范围均为10-60°。2.根据权利要求1所述的一种采用石墨棒做电极的土壤微生物燃料电池，其特征在于，所述阴极石墨棒上部及所述阳极石墨棒的上部均刻有螺纹，所述铜丝缠绕在螺纹上，所述阴极石墨棒上部通过螺纹配套连接绝缘外皮，所述阳极石墨棒上部通过螺纹配套...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笑裴，
申请(专利权)人：张笑裴，
类型：发明
国别省市：山东;37