一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法技术

本发明专利技术属于微生物燃料电池领域，尤其是涉及一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法，包括电极室，所述电极室的内部设有电极杆，所述电极杆的侧面设有碳毡，所述电极杆的上端通过金属杆固定连接有用于连接电路的接线头，所述金属杆设在隔板内，所述隔板竖向设置有多个导气通孔，所述隔板的上侧设有储气室，所述储气室内设有两个用于弹性连接电极室的伸缩弹簧，两个所述伸缩弹簧的上端固定连接有活动密封板，所述活动密封板的中部设有排气主管，所述电极室的上部左侧和下部右侧设有用于传导底物的导流装置。本发明专利技术可对双室微生物燃料电池阳极内的底物进行自动更换，无需对燃料电池进行拆卸。

A self charging anode for a dual chamber microbial fuel cell and its use method

【技术实现步骤摘要】
一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法
本专利技术属于微生物燃料电池领域，尤其是涉及一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法。
技术介绍
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水，微生物燃料电池(MFC)可分为双室和单室燃料电池。双室MFC由两个电极室组成，一个为厌氧室(阳极室)，另一个为好氧室(阴极室)。在阳极室底物被微生物氧化，电子被外加载体或者介体转移到阳极，或者直接通过微生物呼吸酶转移到阳极。微生物染料电池的充电方式不同于传统电池需要通过较长时间的充电，只需要对阳极室内的底物进行更换即可，然而现有的双室微生物燃料电池底物的更换一般通过人工进行判断底物是否需要更换，在更换时需要将电池拆卸分离，将底物倒出进行更换，这种方式不仅仅判断依据缺乏客观性，同时需要对电池内电路进行断开，而且需要人工操作，耗费时间，不利于微生物燃料电池的持续使用。为此，我们提出一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极及其使用方法。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，包括电极室，所述电极室的内部设有电极杆，所述电极杆的侧面设有碳毡，所述电极杆的上端通过金属杆固定连接有用于连接电路的接线头，所述金属杆设在隔板内，所述隔板竖向设置有多个导气通孔，所述隔板的上侧设有储气室，所述储气室内设有两个用于弹性连接电极室的伸缩弹簧，两个所述伸缩弹簧的上端固定连接有活动密封板，所述活动密封板的中部设有排气主管，所述排气主管的上端固定连接有不能移动的固定块，所述电极室的上部左侧和下部右侧设有用于传导底物的导流装置。在上述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极中，所述电极室的侧面设有质子交换通道，所述隔板靠近电极杆的一侧设有用于阻挡底物的ptfe微孔膜。在上述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极中，所述排气主管的上端两侧设有两个排气支管，所述排气主管的上部设有单向阀。在上述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极中，所述导流装置包括与电极室内部相通的底物导管，所述底物导管靠近的一端设有单向阀，所述底物导管的内部设有永磁体，所述底物导管远离电极室的一端固定连接有导流块，所述导流块内设有导流孔。在上述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极中，所述电极室的左侧设有左支架，所述电极室的右侧设有右支架，所述左支架和右支架的上部设有滑轨，所述底物导管的右端设置在滑轨内。在上述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极中，所述滑轨的上端侧面设有开槽，所述开槽内设有磁性接头，所述磁性接头的内部设有L形导流孔，所述磁性接头的下侧设有用于传导底物的导流管，所述磁性接头的右侧设有用于弹性连接磁性接头的弹簧。一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极的使用方法，该方法包括以下步骤：S1、关闭左侧左支架内的导流管，电极杆侧面的碳毡上附着的微生物对底物进行分解，产生电子和质子的同时，同步产生气体，气体上升，并经过隔板内的导气通孔进入储气室内；S2、随着微生物不断地分解底物，储气室内的气压增大，由于排气主管的下端与储气室相通，而上端两侧的排气支管被挡住，使得排气主管处于关闭状态，随着储气室内气压的不断增大，伸缩弹簧拉伸，电极室向下移动，直至排气支管开口处露出，达到气体产生和排出的平衡状态；S3、打开左侧左支架内的导流管，左侧左支架内的导流管底物具有一定的压力，随着电极室的移动，电极室左侧上部的底物导管所对应的刻度也随之变化，操作人员可依据刻度的变化对电极室内微生物分解底物的状况进行间接判断；S4、随着底物的不断分解，当底物需要更换时，微生物分解底物所产生的的气体也随之减少，伸缩弹簧回弹，电极室上升复位，带动左右两侧的底物导管同步上升；S5、当底物导管与磁性接头相对时，永磁体吸引磁性接头向电极室的一侧移动，磁性接头内L形导流孔下端与导流管相通，另一端与底物导管侧面的导流块内的导流管相通，底物从左支架内的导流管经底物导管进入电极室内，待更换的底物从电极室的右侧下端设置的底物导管和右支架内的磁性接头和导流管排出，完成底物的更换。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、微生物分解底物释放的气体进入储气室内，由于排气主管被封闭，随着气体量的增大，可推动电极室向下移动，底物导管与磁性接头分离，底物不能进入电极室内，随着电极室的下移，排气支管露出与外界相通，可排放微生物分解底物产生的气体，当底物需要更换时，弹簧收缩，电极室上升，底物导管与磁性接头相对，永磁体吸引磁性接头，导流管畅通，底物可进入电极室内进行替换，实现底物的自动更换，避免了通过人工更换底物，且判断依据较为准确。2、本专利技术的突出特点在于：底物在更换的过程中，无需对电池进行拆卸，可使电池持续工作，同时，减少了工作人员的人工更换时间。附图说明图1是本专利技术提供的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极实施例1的结构示意图；图2是图1中A处放大示意图；图3是图1中B处放大示意图；图4是本专利技术提供的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极实施例2的结构示意图。图中，1电极室、2电极杆、3接线头、4隔板、5储气室、6伸缩弹簧、7活动密封板、8左支架、9右支架、10底物导管、11永磁体、12导流管、13磁性接头、14排气主管、15固定块。具体实施方式以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本专利技术的范围。实施例1如图1-3所示，一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，包括电极室1，电极室1的内部设有电极杆2，电极杆2的侧面设有碳毡，碳毡上附着有用于分解底物的微生物，电极杆2的上端通过金属杆固定连接有用于连接电路的接线头3，接线头3通过导线与双室微生物燃料电池的阴极固定连接，微生物分解底物产生的电子经电极杆2和接线头3传递至阴极室内，金属杆设在隔板4内，隔板4竖向设置有多个导气通孔，隔板4的上侧设有储气室5，微生物分解底物产生的气体通过导气通孔导出进入储气室5内。储气室5内设有两个用于弹性连接电极室1的伸缩弹簧6，两个伸缩弹簧6的上端固定连接有活动密封板7，活动密封板7上下移动的过程中会拉伸和压缩伸缩弹簧6，活动密封板7的中部设有排气主管14，储气室5内的气体可通过排气主管14导出，排气主管14的上端固定连接有不能移动的固定块15，固定块15的两侧设有固定架，固定架的底部连接在底座上，电极室1的上部左侧和下部右侧设有用于传导底物的导流装置，通过左侧上端倒流装置可将底物导入电极室1内，通过右侧下端的导流装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，包括电极室(1)，其特征在于，所述电极室(1)的内部设有电极杆(2)，所述电极杆(2)的侧面设有碳毡，所述电极杆(2)的上端通过金属杆固定连接有用于连接电路的接线头(3)，所述电极杆(2)的上部设有隔板(4)，所述金属杆设在隔板(4)内，所述隔板(4)竖向设置有多个导气通孔，所述隔板(4)的上侧设有储气室(5)，所述储气室(5)内设有两个用于弹性连接电极室(1)的伸缩弹簧(6)，两个所述伸缩弹簧(6)的上端固定连接有活动密封板(7)，所述活动密封板(7)的中部设有排气主管(14)，所述排气主管(14)的上端固定连接有固定块(15)，所述电极室(1)的上部左侧和下部右侧设有用于传导底物的导流装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，包括电极室(1)，其特征在于，所述电极室(1)的内部设有电极杆(2)，所述电极杆(2)的侧面设有碳毡，所述电极杆(2)的上端通过金属杆固定连接有用于连接电路的接线头(3)，所述电极杆(2)的上部设有隔板(4)，所述金属杆设在隔板(4)内，所述隔板(4)竖向设置有多个导气通孔，所述隔板(4)的上侧设有储气室(5)，所述储气室(5)内设有两个用于弹性连接电极室(1)的伸缩弹簧(6)，两个所述伸缩弹簧(6)的上端固定连接有活动密封板(7)，所述活动密封板(7)的中部设有排气主管(14)，所述排气主管(14)的上端固定连接有固定块(15)，所述电极室(1)的上部左侧和下部右侧设有用于传导底物的导流装置。


2.根据权利要求1所述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，其特征在于，所述电极室(1)的侧面设有质子交换通道，所述隔板(4)靠近电极杆(2)的一侧设有用于阻挡底物的ptfe微孔膜。


3.根据权利要求1所述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，其特征在于，所述排气主管(14)的上端两侧设有两个排气支管，所述排气主管(14)的上部设有单向阀。


4.根据权利要求1所述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，其特在于，所述导流装置包括与电极室(1)内部相通的底物导管(10)，所述底物导管(10)靠近电极室(1)的一端设有单向阀，所述底物导管(10)的内部设有永磁体(11)，所述底物导管(10)远离电极室(1)的一端固定连接有导流块，所述导流块内设有导流孔。


5.根据权利要求4所述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，其特征在于，所述电极室(1)的左侧设有左支架(8)，所述电极室(1)的右侧设有右支架(9)，所述左支架(8)和右支架(9)的上部设有滑轨，所述底物导管(10)的右端设置在滑轨内。


6.根据权利要求5所述的一种可自充电的双室微生物燃料电池阳极，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，
申请(专利权)人：杨凯，
类型：发明
国别省市：安徽;34