[发明专利]一种微生物电化学装置及利用秸秆产电的方法

权利要求书

1.一种微生物电化学装置，其特征在于，主要由阳极、阴极、隔膜、阴极室、气孔、电阻、导线组成，其中，阴极与阴极室相连，隔膜位于阴极室和阳极之间，阳极、隔膜、阴极三合一构成膜电极，导线将阳极、阴极以及电阻之间串联成一个回路；所述阴极室和膜电极均埋入土壤层内，土壤层与空气之间设有水层；所述阳极与土壤层内的土壤接触，阴极的一面富含催化剂且该面与所述隔膜相对，所述阴极室与高出水层的且与空气直接接触的气孔相连通。

2.根据权利要求1所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述阴极室为聚氯乙烯、或者硬度为60～95M的塑料材料制成。

3.根据权利要求1所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述阳极为碳毡或者碳布制成；阴极为防水处理富含催化剂的碳布或碳毡制成。

4.根据权利要求1所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述隔膜为阳离子交换膜。

5.根据权利要求1所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述电阻的电阻值为10-1000欧姆。

6.根据权利要求1所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述富含催化剂的阴极所负载的催化剂为碳纳米管，其负载量为1-5 mg·cm^-2。

7.根据权利要求6所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述富含催化剂的阴极制作方法为：

a)将阴极材料浸渍在质量比为5-10%的HNO₃溶液中，60-90℃处理2-4h后取出，用去离子水洗至中性；

b)将碳纳米管和水按质量比1:500 -1：2000进行超声混合，得到电解液；

c)将阴极材料放置到电解槽中，将前述配好的电解液加到电解槽中，然后在电极两端加上20-40V的直流电压，电沉积10-60 min，电沉积结束后，把阴极材料取出，在60-90℃烘干；

d)将烘干后的电极背面涂上5%-15%的聚四氟乙烯作为防水层。

8.根据权利要求7所述的微生物电化学装置，其特征在于，所述步骤C）中直流电压为32V。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的微生物电化学装置降解秸秆产电的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)把占土壤的质量比为0.2%- 3%秸秆加入到土壤中，形成土壤层；

b)将微生物电化学装置加入到土壤层中，其中膜电极位于土壤中，并加入水，形成水层，将膜电极连接于外电阻后启动微生物电化学装置；

c)当微生物电化学装置的电压稳定后，以使得产电微生物挂于阳极表面，之后使其电压保持在100- 600 mV，使得秸秆进行降解；当电压低于50 mV时候，降解过程结束。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秆、稻草、豆秆、麦秆中一种或几种。