[实用新型]一种水动力微生物燃料电池脱盐装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物电池技术领域，特别是涉及一种适用于稻田以无纺布替代离子交换膜的水动力微生物燃料电池脱盐装置。

背景技术

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）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。微生物燃料电池主要用于生活及工业污水的处理净化，现有技术中国的微生物燃料电池其主要材料是阳离子交换膜，而阳离子交换膜主要依赖进口美国杜邦的产品，成本高昂。尤其当现有技术中的微生物燃料电池应用于农田排水的处理时，价格高昂的离子交换膜成为极大的限制条件，同时由于现有技术中的微生物燃料电池的质子从阳极至阴极的转移速率低，不利于微生物燃料电池在农田排水处理中的使用。

因此，提供一种成本低廉、质子传输速率高的微生物燃料电池装置是迫切需要本领域技术人员解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种水动力微生物燃料电池脱盐装置。

本实用新型提供了如下方案：

一种水动力微生物燃料电池脱盐装置，包括：

第一管状体、第二管状体，所述第一管状体直径大于所述第二管状体直径；所述第一管状体以及所述第二管状体同心设置于底板上部，并与所述底板固定相连；

碳毡阴极， 所述碳毡阴极包括相连的第一碳毡，所述第一碳毡包裹于所述第二管体外侧，所述第一碳毡与所述第二管体外侧接触面设置有催化剂层，所述第一碳毡外部包裹有无纺布；

阳极室，所述阳极室为所述第一管状体内侧与所述无纺布外侧形成的空间，所述阳极室内设置有阳极，所述阳极为均匀布满于所述阳极室内的第二碳毡；

外部电路，所述外部电路用于连接所述碳毡阴极以及所述阳极以便形成电流回路；

其中，所述第一管状体以及所述第二管状体各自管壁上均开设有多个通孔，所述底板上与所述第二管状体对应处开设有排水孔。

优选地：所述第一管状体内侧与所述第二管状体外侧形成的空间间隙为2-5厘米。

优选地：所述催化剂层为采用喷涂工艺喷涂于所述第一碳毡与所述第二管体外侧接触面上的含氟磺酸树脂和铂的纳米颗粒混合物。

优选地：采用喷涂工艺喷涂后对所述催化剂层进行预热处理。

优选地：所述第一管状体以及所述第二管状体均为采用有机玻璃制作而成的有机玻璃管。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种水动力微生物燃料电池脱盐装置，在一种实现方式下，该装置包括第一管状体、第二管状体，所述第一管状体直径大于所述第二管状体直径；所述第一管状体以及所述第二管状体同心设置于底板上部，并与所述底板固定相连；碳毡阴极， 所述碳毡阴极包括相连的第一碳毡，所述第一碳毡包裹于所述第二管体外侧，所述第一碳毡与所述第二管体外侧接触面设置有催化剂层，所述第一碳毡外部包裹有无纺布；阳极室，所述阳极室为所述第一管状体内侧与所述无纺布外侧形成的空间，所述阳极室内设置有阳极，所述阳极为均匀布满于所述阳极室内的第二碳毡；外部电路，所述外部电路用于连接所述碳毡阴极以及所述阳极以便形成电流回路；其中，所述第一管状体以及所述第二管状体各自管壁上均开设有多个通孔，所述底板上与所述第二管状体对应处开设有排水孔。本申请提供的装置能够以无纺布替代离子交换膜，加速质子在燃料电池中的运动，减少能量的潜在损失，具有制作成本低，可减少底物添加等优点。还能保持覆盖在阳极的生物膜的PH值，使微生物活动顺利持续进行。同时，圆柱形的装置结构受力均匀，结实耐用，相对于传统的方形结构更为便于在田间使用。

当然，实施本实用新型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实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种水动力微生物燃料电池脱盐装置的结构示意图；