[发明专利]一种有机废弃物联产氢气和电的方法及其装置

权利要求书

1.一种有机废弃物联产氢气和电的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)菌种准备和原料预处理：从来自于沼气池、池塘、污水处理厂的厌氧活性污泥中筛选富集得到厌氧发酵产氢菌和厌氧产电菌；对有机废弃物进行除杂、破碎；

(2)厌氧发酵产氢：将预处理后的原料与厌氧发酵产氢菌混合后放置于厌氧产氢反应器内，控制反应器pH为4.5～6.5，水力停留时间为12～72小时，在厌氧条件下，有机废弃物在厌氧发酵产氢菌的代谢作用下生成有机酸、H₂和CO₂，H₂和CO₂混合气经气体分离后获得较纯氢，含有机酸的废水或渗滤液从厌氧产氢反应器中排出；

(3)微生物燃料电池产电：从厌氧产氢反应器中排出的含有机酸的废水或渗滤液与厌氧产电菌混合后通入微生物燃料电池的阳极室内，在厌氧条件下，有机酸在厌氧产电菌的代谢作用下形成CO₂、质子和电子，质子穿过质子交换膜进入微生物燃料电池的阴极室，电子经阳极电极、外电路和负载传递到阴极室的阴极电极上，质子、电子以及外界的O₂在阴极电极的催化作用下生成水，至此形成回路，产生持续电流，从而实现有机酸产电；

(4)清水回用或排放。

2.如权利要求1所述的有机废弃物联产氢气和电的方法，其特征在于所述微生物燃料电池为空气阴极微生物燃料电池。

3.一种有机废弃物联产氢气和电的装置，其特征在于包括依次连通的进料装置、厌氧产氢反应器和微生物燃料电池，厌氧产氢反应器的出水口与微生物燃料电池阳极室的进水口连通。

4.如权利要求3所述的有机废弃物联产氢气和电的装置，其特征在于厌氧产氢反应器设置有进水口、出水口、出气口和排泥口，厌氧产氢反应器的出气口与气体分离器连通；微生物燃料电池通过质子交换膜分隔为阳极室和阴极室，阳极室设置有进水口、出水口、出气口，阴极室设置有进气口和出水口，阳极室和阴极室内分别设置有阳极电极和阴极电极，阳极电极、负载和阴极电极依次通过外电路连接。

5.如权利要求3所述的有机废弃物联产氢气和电的装置，其特征在于，厌氧产氢反应器设置有进料口、出料口、顶部布水器、孔板、渗滤填料、出气口和排泥口，厌氧产氢反应器的出气口与气体分离器连通；微生物燃料电池通过质子交换膜分隔为阳极室和阴极室，阳极室设置有进水口、出水口、出气口，阴极室设置有进气口和出水口；阳极室和阴极室内分别设置有阳极电极和阴极电极，阳极电极、负载和阴极电极依次通过外电路连接。

6.如权利要求5所述的有机废弃物联产氢气和电的装置，其特征在于，所述顶部布水器与储水池及增压泵连通。

7.如权利要求3或4或5所述的有机废弃物联产氢气和电的装置，其特征在于，所述的微生物燃料电池为空气阴极微生物燃料电池。