一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置及其制造方法，该发电装置由三个系统组成，分别是机械传动系统，摩擦发热系统和微生物发电系统；机械传动系统由凸轮结构、传动结构、着力轴和支承轴组成；摩擦发热系统包括从动齿轮、摩擦柱、锁紧弹簧、阳极耐磨盘复合结构和隔热介质；微生物发电系统由被质子交换膜隔开的两个功能体及分别连接两个功能体的电极组成；其中阳极电极的主体结构为疏孔的硬质导电纤维块，阳极电极上植入有中度嗜热嗜酸铁氧化细菌及与其适应的酵母膏琼脂复合营养基。本发明专利技术工作噪音小、使用寿命长、可靠性高、运动助力嗜热微生物发电。

【技术实现步骤摘要】
一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置及其制造方法
本专利技术涉及电气装置
，尤其涉及一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置及其制造方法。
技术介绍
MFC，英文全称为microbialfuelcell，是以微生物作为催化剂将碳水化合物中的化学能转化为电能的装置。主要分为双室MFC和单室MFC。双室MFC由阳极区和阴极区组成，中间用质子交换膜分开。而单室MFC即省去了阴极区，阳极和阴极在同一个室内工作。单室MFC因结构简单，环境友好并易于放大，而具有良好的应用前景。然而现有技术中一般都以空气作为阴极，较低的氧还原活性和阳极较低的电子传递效率是限制单室MFC产电能力提高的重要因素。因此，市面上急需一种工作噪音小、使用寿命长、可靠性高、运动助力嗜热微生物发电的轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种工作噪音小、使用寿命长、可靠性高、运动助力嗜热微生物发电的轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置，该发电装置由三个系统组成，分别是机械传动系统，摩擦发热系统和微生物发电系统；其中机械传动系统由凸轮结构、传动结构、着力轴和集成有柔性护膝结构的支承轴组成，其中凸轮结构上还设置有与传动结构连接的受力轴、与齿轮泵驱动液动系统的齿轮泵驱动结构固锁的从动齿轮；摩擦发热系统包括从动齿轮、被从动齿轮驱动的由绝缘材料制成的锥筒形摩擦柱、两端分别固定在摩擦柱右侧和发电酵池罩壳内壁的锁紧弹簧、与摩擦柱匹配的固定在发电酵池罩壳中的阳极耐磨盘复合结构和充斥在发电酵池罩壳内的隔热介质；微生物发电系统由被质子交换膜隔开的两个功能体及分别连接两个功能体的电极组成，两个功能体分别是集成在阳极耐磨盘复合结构上的阳极、与阳极通过质子交换膜连接的阴极，所述阴极具体为平行于质子交换膜放置的四层叠合聚四氟乙烯层；其中阳极电极的主体结构为疏孔的硬质导电纤维块，阳极电极上植入有中度嗜热嗜酸铁氧化细菌及与其适应的酵母膏琼脂复合营养基；其中所述阳极耐磨盘复合结构的制造方法包括以下步骤：①原材料准备：准备一个4mm-10mm厚的圆盘状3D针刺碳纤维预制体、足量二氯亚砜、足量苯二胺；按重量份准备环氧树脂100-120份、次中温环氧树脂固化剂15份-20份、硫化剂0.8-1份、硅烷偶联剂1份-1.5份、石墨粉5份-8份、酵母膏：琼脂质量比为1：1的酵母膏琼脂复合营养基、中度嗜热嗜酸铁氧化细菌菌剂；②将中度嗜热嗜酸铁氧化细菌菌剂植入酵母膏琼脂复合营养基中，自然繁殖2天-3天，获得植入菌剂的复合营养基；将植入菌剂的复合营养基全部填入到圆盘状3D针刺碳纤维预制体内，获得植菌预制体；③立体结构成型及硬化处理：将环氧树脂加热至65℃-70℃使其软化，然后在其中混入准备好的次中温环氧树脂固化剂、硫化剂、硅烷偶联剂、石墨粉，调合组成浆料，将该浆料以单向压力浸渗法引入到植菌预制体中，然后固化，获得硬质的填充物；再机械加工及抛光固化体的外表面，使其轮廓尺寸与设计尺寸相适应，即获得所需阳极耐磨盘复合结构。上述的一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置中，摩擦柱(8)为斜角为8°-10°的锥筒结构。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的运动发热结构优点在于运行稳定、噪音小、运动阻力小，适宜较长时间的轻负荷运动，但缺点是由于发热区域直接与质子交换膜和聚四氟乙烯阴极接触，受限于这两种材料的强度和耐热性，可靠性较低、易失效。(2)现有技术中的运动发电基本已经被证实为实用价值不足以抵消成本的鸡肋，当然本专利技术同样也存在实用性不足的问题，但本专利技术的发电效应可以持续一月左右，且可以开水煮沸后去除填料然后重新补充填料更新耗材成为持续发电，这当然仍不适用于个人常态化使用，但由于微生物生命周期和劣化周期的限制，发电总量本质上不是由能量多少决定的，很大程度上是由微生物处于适宜温度的时长决定的，因此本专利技术实际上只适用于健身房等使用率相对较饱和的运动场馆，运动产生的温度持续保障微生物的生命活动，产生的是完全的直流电能，可以为所有直流电源补充电能，包括馆内的数据显示装置和其它一定的小电子产品，可以节省大量的电池、充电插口等成本，综合起来的应用效果相当可观。(3)本专利技术的发电机制是微生物燃料电池，菌种选择上突破了常规选则采用了非室温可产电菌，它与运动结合的部分是利用运动摩擦生热，使嗜热的中度嗜热嗜酸铁氧化细菌(最适宜温度48℃-53℃)处于旺盛的活动环境下，最终获得了相较于单一室温产电菌近两倍的产电效率，虽然离大范围、高效率的实际应用还有一定距离，但已经可以实现小范围应用并给出一种新的思路了。(4)本专利技术的整个方法无污染产出、无任何复杂结构，在进一步完善发电机制或与其它发电机制混合应用的前提下具有相当的应用前景，同时本专利技术的柔性护膝结构和摩擦阻力也能稍微保护人们剧烈运动的膝关节。因此，本专利技术具有工作噪音小、使用寿命长、可靠性高、运动助力嗜热微生物发电的特性。附图说明图1为本专利技术的微生物电池结构示意图；图2为本专利技术的机械传动结构示意图；图3为本专利技术阳极耐磨盘复合结构示意图；图中：凸轮结构1、从动齿轮2、受力轴3、传动结构4、支承轴5、着力轴6、锁紧弹簧7、摩擦柱8、阳极耐磨盘复合结构9、隔热介质10、阴极11、发电酵池罩壳12、3D针刺碳纤维预制体13、填充物14。具体实施方式实施例1：如图1、图2、图3所示的一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置，一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置，该发电装置由三个系统组成，分别是机械传动系统，摩擦发热系统和微生物发电系统；其中机械传动系统由凸轮结构1、传动结构4、着力轴6和集成有柔性护膝结构的支承轴5组成，其中凸轮结构1上还设置有与传动结构4连接的受力轴3、与齿轮泵驱动液动系统的齿轮泵驱动结构固锁的从动齿轮2；摩擦发热系统包括从动齿轮2、被从动齿轮2驱动的斜角为8°-10°的由绝缘材料制成的锥筒形摩擦柱8、两端分别固定在摩擦柱8右侧和发电酵池罩壳12内壁的锁紧弹簧7、与摩擦柱8匹配的固定在发电酵池罩壳12中的阳极耐磨盘复合结构9和充斥在发电酵池罩壳12内的隔热介质10；微生物发电系统由被质子交换膜隔开的两个功能体及分别连接两个功能体的电极组成，两个功能体分别是集成在阳极耐磨盘复合结构9上的阳极、与阳极通过质子交换膜连接的阴极11，所述阴极11具体为平行于质子交换膜放置的四层叠合聚四氟乙烯层；其中阳极电极的主体结构为疏孔的硬质导电纤维块，阳极电极上植入有中度嗜热嗜酸铁氧化细菌及与其适应的酵母膏琼脂复合营养基；其中所述阳极耐磨盘复合结构9的制造方法包括以下步骤：①原材料准备：准备一个6mm厚的圆盘状3D针刺碳纤维预制体13、足量二氯亚砜、足量苯二胺；按重量份准备环氧树脂120g、次中温环氧树脂固化剂18g、硫化剂0.9g、硅烷偶联剂1.2g、石墨粉7g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置，其特征在于：该发电装置由三个系统组成，分别是机械传动系统，摩擦发热系统和微生物发电系统；其中机械传动系统由凸轮结构(1)、传动结构(4)、着力轴(6)和集成有柔性护膝结构的支承轴(5)组成，其中凸轮结构(1)上还设置有与传动结构(4)连接的受力轴(3)、与齿轮泵驱动液动系统的齿轮泵驱动结构固锁的从动齿轮(2)；摩擦发热系统包括从动齿轮(2)、被从动齿轮(2)驱动的由绝缘材料制成的锥筒形摩擦柱(8)、两端分别固定在摩擦柱(8)右侧和发电酵池罩壳(12)内壁的锁紧弹簧(7)、与摩擦柱(8)匹配的固定在发电酵池罩壳(12)中的阳极耐磨盘复合结构(9)和充斥在发电酵池罩壳(12)内的隔热介质(10)；微生物发电系统由被质子交换膜隔开的两个功能体及分别连接两个功能体的电极组成，两个功能体分别是集成在阳极耐磨盘复合结构(9)上的阳极、与阳极通过质子交换膜连接的阴极(11)，所述阴极(11)具体为平行于质子交换膜放置的四层叠合聚四氟乙烯层；其中阳极电极的主体结构为疏孔的硬质导电纤维块，阳极电极上植入有中度嗜热嗜酸铁氧化细菌及与其适应的酵母膏琼脂复合营养基；/n其中所述阳极耐磨盘复合结构(9)的制造方法包括以下步骤：/n①原材料准备：准备一个4mm-10mm厚的圆盘状3D针刺碳纤维预制体(13)、足量二氯亚砜、足量苯二胺；按重量份准备环氧树脂100-120份、次中温环氧树脂固化剂15份-20份、硫化剂0.8-1份、硅烷偶联剂1份-1.5份、石墨粉5份-8份、酵母膏：琼脂质量比为1：1的酵母膏琼脂复合营养基、中度嗜热嗜酸铁氧化细菌菌剂；/n②将中度嗜热嗜酸铁氧化细菌菌剂植入酵母膏琼脂复合营养基中，自然繁殖2天-3天，获得植入菌剂的复合营养基；将植入菌剂的复合营养基全部填入到圆盘状3D针刺碳纤维预制体(13)内，获得植菌预制体；/n③立体结构成型及硬化处理：将环氧树脂加热至65℃-70℃使其软化，然后在其中混入准备好的次中温环氧树脂固化剂、硫化剂、硅烷偶联剂、石墨粉，调合组成浆料，将该浆料以单向压力浸渗法引入到植菌预制体中，然后固化，获得硬质的填充物(14)；再机械加工及抛光固化体的外表面，使其轮廓尺寸与设计尺寸相适应，即获得所需阳极耐磨盘复合结构(9)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轴孔配合生热嗜热厌氧单室微生物发电装置，其特征在于：该发电装置由三个系统组成，分别是机械传动系统，摩擦发热系统和微生物发电系统；其中机械传动系统由凸轮结构(1)、传动结构(4)、着力轴(6)和集成有柔性护膝结构的支承轴(5)组成，其中凸轮结构(1)上还设置有与传动结构(4)连接的受力轴(3)、与齿轮泵驱动液动系统的齿轮泵驱动结构固锁的从动齿轮(2)；摩擦发热系统包括从动齿轮(2)、被从动齿轮(2)驱动的由绝缘材料制成的锥筒形摩擦柱(8)、两端分别固定在摩擦柱(8)右侧和发电酵池罩壳(12)内壁的锁紧弹簧(7)、与摩擦柱(8)匹配的固定在发电酵池罩壳(12)中的阳极耐磨盘复合结构(9)和充斥在发电酵池罩壳(12)内的隔热介质(10)；微生物发电系统由被质子交换膜隔开的两个功能体及分别连接两个功能体的电极组成，两个功能体分别是集成在阳极耐磨盘复合结构(9)上的阳极、与阳极通过质子交换膜连接的阴极(11)，所述阴极(11)具体为平行于质子交换膜放置的四层叠合聚四氟乙烯层；其中阳极电极的主体结构为疏孔的硬质导电纤维块，阳极电极上植入有中度嗜热嗜酸铁氧化细菌及与其适应的酵母膏琼脂复合营养基；
其中所述阳极耐磨盘复合结构(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬敏，周广红，
申请(专利权)人：追信数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37