[发明专利]一种可自发电的植物盆栽

说明书

本发明提供了一种可自发电的植物盆栽，涉及微生物燃料电池技术领域，其包括花盆组件和发电组件，花盆组件包括第一槽体和第二槽体，第一槽体顶部具有一开口，第二槽体的底部盖合在开口处；第一槽体底部的中间部位竖直设置有一隔板，用以在第一槽体内形成两个第一腔室；第二槽体的底部开设有若干通孔，第二腔室用于放置土壤与植物。发电组件包括阳极、阴极、导线以及小型电器；阳极设置在第一腔室内并浸没于有机污水中，阴极竖直设置在第二腔室内并通过通孔向下延伸至第一腔室与阳极串联；小型电器设置于第一槽体外壁且通过导线与阳极、阴极电性连接。本发明用以提供一种成本低廉、制备简单且具有高实用性的微生物燃料电池结构。

技术领域

本发明涉及微生物燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种可自发电的植物盆栽。

背景技术

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是一种能量的转换器，可将有机物直接转换成电能的一种装置，可应用于污水处理，实现废水处理与电能再生之双重功效。近年来，随着该领域研究的不断深入，逐渐以空气阴极微生物燃料电池为主，因大气中可供应源源不绝的氧气，具有高氧化还原特性，适合作为阴极最常见的电子受体。然而现有的微生物燃料电池在日常生活中的应用仅少数，仅有尿液微生物燃料电池、植物型微生物燃料电池有被报导过，而多数仍作为科学研究尚未迈入日常生活中的应用。微生物燃料电池的应用上，另一个瓶颈即是需要使用价格昂贵的Nafion薄膜作为阴阳电极中间的隔离膜，或是需要在阴极端镀上一层昂贵的铂金作为氧气的催化剂，故限制了在日常生活中大规模的应用。

发明内容

本发明提供了一种可自发电的植物盆栽，旨在提供一种成本低廉、制备简单且具有高实用性的微生物燃料电池结构，以满足微生物燃料电池进一步推广使用需要。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可自发电的植物盆栽，包括：

花盆组件，包括第一槽体和第二槽体，所述第一槽体顶部具有一开口，所述第二槽体的底部盖合在所述开口处；所述第一槽体底部的中间部位竖直设置有一隔板，用以在所述第一槽体内形成两个第一腔室，所述第一腔室用于盛放微生物以及有机污水；所述第二槽体的底部开设有若干通孔，用以使所述第二槽体的第二腔室与所述第一腔室流体连通，所述第二腔室用于放置土壤与植物；

发电组件，包括阳极、阴极、导线以及小型电器；所述阳极设置在第一腔室内并浸没于所述有机污水中，所述阴极竖直设置在所述第二腔室内并通过所述通孔向下延伸至所述第一腔室内与所述阳极串联；所述小型电器设置于所述第一槽体外壁且通过所述导线与所述阳极、阴极电性连接。

作为进一步优化，所述阴极包括具有一顶部开口的管柱以及设置在所述管柱内部的吸水性水凝胶和导电性多孔陶瓷环；所述管柱包括上半部与下半部，所述下半部的管壁上开设有若干第一小孔；所述吸水性水凝胶充满所述管柱内部，所述导电性多孔陶瓷环位于所述上半部并被所述吸水性水凝胶所包围；所述导线缠绕在所述导电性多孔陶瓷环上且从所述导电性多孔陶瓷的中间通道穿过并延伸出所述管柱的开口。

作为进一步优化，所述阴极还包括开设有若干第二小孔的顶盖，用于盖合在所述管柱的开口，所述导线能够穿过所述第二小孔；所述管柱为圆柱形。

作为进一步优化，所述吸水性水凝胶为琼脂、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸钠和聚乙烯醇中的一种或多种。

作为进一步优化，所述吸水性水凝胶为浓度5％～15％的聚乙烯醇；其中，所述聚乙烯醇先通过-20℃～0℃低温冷冻后在18℃～40℃常温解冻，反复进行1～3次冷冻/解冻步骤获得所述吸水性水凝胶。

作为进一步优化，所述导电性多孔陶瓷环是多孔陶瓷环经有机溶液浸泡后，在100℃～250℃将所述有机溶液浓缩成黏稠状，干燥后经700℃～1500℃高温煅烧所形成。

作为进一步优化，所述有机溶液为葡萄糖液、尿液和食品浓缩废水的一种或多种。

作为进一步优化，所述阳极为碳纤维布。