一种微生物燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种微生物燃料电池，涉及生物电池领域。本发明专利技术中：电池本体包括两个阴极室和两个阳极室；阴极室内加入硝酸盐溶液；阳极室内加入含有机质的溶液；阴极室内设有阴极体；阳极室内设有阳极体；阴极室与阳极室内均接种厌氧微生物；阳极室内厌氧微生物经过培育在碳毡上形成生物膜；两个阴极体和两个阳极体的导线接头均通过双向选择开关与外接电路连接。本发明专利技术通过采用玻璃圆筒作为阴阳极室，保证了微生物在电池内的适宜的生长环境，对资源利用较为充分；通过切换双向选择开关，更换阴阳极电解液，保证了有效的持续供电，能够保证负载的稳定运行。

A Microbial Fuel Cell

The invention discloses a microbial fuel cell, which relates to the field of biological battery. The battery body comprises two cathode chambers and two anode chambers; nitrate solution is added to the cathode chamber; solution containing organic matter is added to the anode chamber; cathode chamber is provided with cathode body; anode chamber is provided with anode body; anaerobic microorganisms are inoculated in both cathode chamber and anode chamber; anaerobic microorganisms are cultivated in the anode chamber. A biofilm is formed on the carbon felt, and the conductor joints of the two cathodes and the two anodes are connected with the external circuit through a bidirectional selective switch. By using glass cylinder as cathode and anode chamber, the invention ensures the suitable growth environment of microorganisms in batteries and makes full use of resources; by switching bidirectional selector switch and replacing cathode and anode electrolyte, the effective continuous power supply is ensured, and the stable operation of load is ensured.

【技术实现步骤摘要】
一种微生物燃料电池
本专利技术属于生物电池领域，特别是涉及一种微生物燃料电池。
技术介绍
微生物燃料电池是电化学和微生物的有机结合，它可以有效的实现将复杂的生物或者是简单的小分子中蕴含的化学能转化为氢能或者是电能。它不仅可以分解处理废水中的有机质，而且可以产生电能为人们所利用。所以它是一种具有广阔发展前景的能源利用技术。但是现有的微生物燃料电池包括以下问题：①大多数微生物电池不能够稳定不间断供电；②微生物电池阳极电子产生速率过慢影响输出功率的稳定；③阳极微生物的生长易受到阴极渗透过来的O2的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微生物燃料电池，通过采用玻璃圆筒作为阴阳极室，保证了微生物在电池内的适宜的生长环境，对资源利用较为充分，通过切换双向选择开关，更换阴阳极电解液，保证了有效的持续供电，能够保证负载的稳定运行。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种微生物燃料电池，包括电池本体和外接电路，所述电池本体由两个直径不同的同轴圆筒组成，并且沿圆筒直径方向设有隔板将电池本体隔出两个阴极室和两个阳极室；其中，所述阴极室内加入硝酸盐溶液；所述阴极室底面设有一第一进水口；所述阴极室的侧面设有一第一排水口；所述阴极室的上表面设有一排气口；所述阳极室内加入含有机质的溶液；所述阳极室的底面设有一第二进水口；所述阳极室的上表面设有一第二排水口；所述阴极室设有一阴极体；所述阳极室内设有一阳极体；所述阴极体采用碳毡制成；所述阳极体材料为金属-碳毡结构；所述阴极室与阳极室内均接种厌氧微生物；所述阳极室内厌氧微生物经过培育在碳毡上形成生物膜；两个所述阴极体和两个阳极体的导线接头均通过一双向选择开关与外接电路连接；所述阴极体、阳极体通过外接电路的负载形成闭合回路。进一步地，所述阴极室与阳极室内保持厌氧环境，增加电池的库伦效率。进一步地，所述阴极室内的硝酸盐溶液采用富含硝酸根的废水；所述阳极室内的有机质溶液采用COD浓度高于500mg/L的废水。进一步地，所述阳极体的金属-碳毡结构的结合方式为碳毡做成布状，碳毡表面开上一些细孔，并将碳毡包裹在金属表面；其中，所述金属材料包括Zn、Fe、Al、Mg或Cu中的任意一种；金属能够发生氧化反应提供电子，增加阳电极的电子输出，能够加快电池的启动。进一步地，所述阳极室内接种厌氧微生物包括：地杆菌、丁酸梭菌、酵母菌或大肠杆菌中的任意一种。进一步地，所述阴极室内接种微生物包括：斯氏假单胞菌、铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、反硝化细菌任意一种。进一步地，所述外接电路上设有一电压表；所述电压表用于测量负载电压；当电压下降时切换第一双向选择开关和第二双向选择开关，更换新的电极。进一步地，所述电池本体的圆筒为两个直径不同的圆柱玻璃筒；其中，内圆筒上均布有若干圆孔；所述内圆筒外表面附有一层质子交换膜。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过采用玻璃圆筒作为阴阳极室，保证了微生物在电池内的适宜的生长环境，对资源利用较为充分，通过切换双向选择开关，更换阴阳极电解液，保证了有效的持续供电，能够保证负载的稳定运行。2、本专利技术通过在阳电极上加金属，提高电池启动速度；通过阴极电子受体的选择和对生物阴极研究的利用，使电池内部处于厌氧条件，促进微生物的生长发育；阴极电解液采用硝酸盐，阴阳极室内均处于缺氧环境，增加电池的库伦效率。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种微生物燃料电池的结构示意图；图2为一种微生物燃料电池的结构俯视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。具体实施例一：请参阅图1-2所示，本专利技术为一种微生物燃料电池，包括电池本体1和外接电路2，电池本体1由两个直径不同的同轴圆筒组成，并且沿圆筒直径方向设有隔板将电池本体1隔出两个阴极室3和两个阳极室4；其中，内圆筒为底面半径3cm，高4cm，厚度5mm的圆柱体玻璃筒；外圆筒为底面半径4cm，高4cm的圆柱体玻璃筒；其中，阴极室3内加入硝酸盐溶液；阴极室3底面设有一第一进水口301；阴极室3的侧面设有一第一排水口302；阴极室3的上表面设有一排气口303；阳极室4内加入含有机质的溶液；阳极室4的底面设有一第二进水口401；阳极室4的上表面设有一第二排水口402；阴极室3设有一阴极体5；阳极室4内设有一阳极体6；阴极体5采用碳毡制成；阳极体6材料为金属-碳毡结构；阴极室3与阳极室4内均接种厌氧微生物；阳极室4内厌氧微生物经过培育在碳毡上形成生物膜；两个所述阴极体5的导线接头均通过一第一双向选择开关7与外接电路2连接；两个所述阳极体6的导线接头均通过第二双向选择开关8与外接电路2连接；阴极体5、阳极体6通过外接电路2的负载形成闭合回路。其中，阴极室3与阳极室4内保持厌氧环境，增加电池的库伦效率。其中，阴极室3内的硝酸盐溶液采用富含硝酸根的废水；阳极室4内的有机质溶液采用COD浓度高于500mg/L的废水。其中，阳极体6的金属-碳毡结构的结合方式为碳毡做成布状，碳毡表面开上一些细孔，并将碳毡包裹在金属表面；其中，金属材料为Zn或Fe。其中，阳极室4内接种厌氧微生物包括：地杆菌、丁酸梭菌、酵母菌或大肠杆菌；阴极室3内接种微生物包括：斯氏假单胞菌、铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、反硝化细菌。其中，外接电路2上设有一电压表；电压表用于测量负载电压；当电压下降时切换第一双向选择开关7和第二双向选择开关8，更换新的电极。其中，电池本体1的圆筒为两个直径不同的圆柱玻璃筒；其中，内圆筒上均布有若干圆孔；圆孔半径为2mm；内圆筒外表面附有一层质子交换膜。具体实施例二：在本实施中，一种微生物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：步骤一：电池本体1的内圆筒采用底面半径3cm，高4cm的圆柱体玻璃筒，玻璃厚度5mm，其中，内圆筒上开有半径2mm的圆形孔洞，圆孔均匀分布在圆筒表面上；内圆筒外表面附上一层质子交换膜；并将内圆筒内部通过玻璃板平均分割成两个阳极室4；内圆筒外安装一个半径4cm，高为4cm的同心玻璃圆柱筒；并且内、外圆筒之间的空间被分割成两个阴极室3；步骤二：极体制备；将阳极厌氧微生物通过提前培育，让微生物在长1.3cm，宽2cm的碳毡布上形成一层生物膜，然后将碳毡布包裹在半径0.4cm，高2cm的金属棒上作为阳极体6；将长2cm，宽2cm的碳毡布做成半圆弧面的形状作为阴极体5；步骤三：在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物燃料电池，包括电池本体(1)和外接电路(2)，其特征在于：所述电池本体(1)由两个直径不同的同轴圆筒组成，并且沿圆筒直径方向设有隔板将电池本体(1)隔出两个阴极室(3)和两个阳极室(4)；其中，所述阴极室(3)内加入硝酸盐溶液；所述阴极室(3)底面设有一第一进水口(302)；所述阴极室(3)的侧面设有一第一排水口(301)；所述阴极室(3)的上表面设有一排气口(303)；所述阳极室(4)内加入含有机质的溶液；所述阳极室(4)的底面设有一第二进水口(402)；所述阳极室(4)的上表面设有一第二排水口(401)；所述阴极室(3)设有一阴极体(5)；所述阳极室(4)内设有一阳极体(6)；所述阴极体(5)采用碳毡制成；所述阳极体(6)材料为金属‑碳毡结构；所述阴极室(3)与阳极室(4)内均接种厌氧微生物；所述阳极室(4)内厌氧微生物经过培育在碳毡上形成生物膜；两个所述阴极体(5)的导线接头均通过一第一双向选择开关(7)与外接电路(2)连接；两个所述阳极体(6)的导线接头均通过第二双向选择开关(8)与外接电路(2)连接；所述阴极体(5)、阳极体(6)通过外接电路(2)的负载形成闭合回路。...

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池，包括电池本体(1)和外接电路(2)，其特征在于：所述电池本体(1)由两个直径不同的同轴圆筒组成，并且沿圆筒直径方向设有隔板将电池本体(1)隔出两个阴极室(3)和两个阳极室(4)；其中，所述阴极室(3)内加入硝酸盐溶液；所述阴极室(3)底面设有一第一进水口(302)；所述阴极室(3)的侧面设有一第一排水口(301)；所述阴极室(3)的上表面设有一排气口(303)；所述阳极室(4)内加入含有机质的溶液；所述阳极室(4)的底面设有一第二进水口(402)；所述阳极室(4)的上表面设有一第二排水口(401)；所述阴极室(3)设有一阴极体(5)；所述阳极室(4)内设有一阳极体(6)；所述阴极体(5)采用碳毡制成；所述阳极体(6)材料为金属-碳毡结构；所述阴极室(3)与阳极室(4)内均接种厌氧微生物；所述阳极室(4)内厌氧微生物经过培育在碳毡上形成生物膜；两个所述阴极体(5)的导线接头均通过一第一双向选择开关(7)与外接电路(2)连接；两个所述阳极体(6)的导线接头均通过第二双向选择开关(8)与外接电路(2)连接；所述阴极体(5)、阳极体(6)通过外接电路(2)的负载形成闭合回路。2.根据权利要求1所述的一种微生物燃料电池，其特征在于，所述阴极室(3)与阳极室(4)内保持厌...

【专利技术属性】
技术研发人员：程桂石，任俊吉，赵莹，董长青，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11