[发明专利]一种投加降解类细菌的单室微生物燃料电池及其使用方法

说明书

本发明涉及微生物燃料电池技术领域，公开一种投加降解类细菌的单室微生物燃料电池，包括电极材料，所述电极材料采用碳棒材质，所述电极材料上开凹槽，将铜导线沿凹槽缠绕固定；所述电极材料置于反应器内，阴极悬挂于水层中，阳极埋于沉积物中；所述阴极和阳极通过导线串联起100千欧电阻，并通过单片机每隔10min测量电阻两端实时电压。还公开了其使用方法，电极制作，微生物燃料电池反应器构。微生物燃料电池反应器的产电过程发生在下层,生长到阳极电极上的产电微生物将阳极的有机物氧化成质子、电子和二氧化碳,电子经过外电路转移到阴极同时,在阴极上的氧气被还原,并与质子结合生成水,产生电流。

技术领域

本发明涉及微生物燃料电池技术领域，尤其涉及一种投加降解类细菌的单室微生物燃料电池及其使用方法。

背景技术

底泥是湖泊生态系统的重要组成部分，也是水土界面物质的积极交换带。近年来，随着社会经济发展、人类大范围活动的影响，大量污染物进入湖泊，并沉积在底泥中，由此造成湖泊底泥的严重污染，也自然成为水污染的主要污染源之一。污泥量增加使河床抬升，一方面对航运带来不便，另一方面也为汛期的防洪工作带来隐患。对湖底、河底的定期清淤，传统的处理方法包括曝气、环保疏浚、原位覆盖等技术，但是花费成本大、能源消耗大，又可能造成二次污染。因此，湖泊底泥的无害化、资源化处置成为污染湖泊生态修复的重要内容，对于创建环境友好型社会具有重要意义。

微生物燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的技术，利用微生物作为催化剂，分解生物质同时输出电能。微生物燃料电池作为未来环节能源和环境问题的有效途径，受到研究人员的广泛关注。据估计，使用微生物燃料电池处理淤泥的成本是传统方法的5％左右，能够节省大量资金以及能源。目前，大多数微生物燃料电池都是两室的，需要质子交换膜分隔两极，并大多利用土著微生物进行污染物降解，处理能力有限，产电效率较低不足以收集利用。因此有必要发明一种能够强化底泥降解的单室微生物燃料电池。

沼泽红假单胞菌属于一种光和细菌，是地球上最古老的微生物之一，适应性强，能耐受高浓度的有机废水，具有较强的分解转化能力，目前被广泛应用于水质净化、污水处理、饲料及微生物添加剂等。

发明内容

本发明针对污染湖泊底泥，提出了一种引入外源微生物构建单室微生物燃料电池及其使用方法，该方法能够促进底泥中有机物的降解，模拟装置经济简单，同时获得恒定的电流。

本发明的技术方案是：一种投加降解类细菌的单室微生物燃料电池，包括电极材料，所述电极材料采用直径10mm，长50mm，内阻为0的碳棒材质，所述电极材料上在一端10mm左右处开深度为3mm“T”型的凹槽，将铜导线沿凹槽缠绕固定；所述电极材料置于反应器内，所述反应器直径10cm，高20cm，其下层为沉积物，其上层为水层，阴极悬挂于水层中，阳极埋于沉积物中；所述阴极和阳极通过导线串联起100千欧电阻，并通过单片机每隔10min测量电阻两端实时电压；

所述反应器中投加沼泽红假单胞菌菌液。

本发明的第二个技术方案:一种投加降解类细菌的单室微生物燃料电池的使用方法，包括如下步骤：

1)电极制作：使用直径10mm，长50mm，内阻为0的碳棒作为电极材料，并在距电极一端10mm左右处开深度为3mm“T”型的凹槽，将铜导线沿凹槽缠绕固定；

2)微生物燃料电池反应器构建：以直径10cm，高20cm的容器作为反应器，下层为沉积物，上层为水层，阴极悬挂于水层中，阳极埋于沉积物中；

3)外电路设计：将100千欧的电阻串联在阴阳极导线两端，并通过单片机每隔10min测量电阻两端实时电压；

4)每10min自动收录一次电压数据；

5)微生物燃料电池反应器组装完成后，静置3天，待其反应体系稳定；