[发明专利]一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池

说明书

本发明公开了一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池，包括通过导线连通的阴极和阳极，所述阴极通过转动连接在浮板框上的阴极轴位于浮板框内；所述阴极轴一端穿入固定在浮板框上的空心的套杆内，所述套杆内套设有竖轴，所述竖轴底端与阴极轴通过第一伞状齿轮组配合转动；所述套杆顶部穿设有横轴，位于套杆内的横轴部分与竖轴顶端通过第二伞状齿轮组配合转动；所述横轴一端固定设置有风车。本发明旨在提供一种不需要对水体进行曝气，可利用风力驱动电池的阴极旋转提高性能的微生物燃料电池。

技术领域

本发明涉及微生物燃料电池领域，尤其涉及一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池。

背景技术

微生物燃料电池是一项新兴的生物电化学技术，可以在温和清洁的反应条件下降解有机物并产生电能。微生物燃料电池在能源生产、废物处理和营养物回收等方面有广阔的应用前景，沉积型微生物燃料电池是微生物燃料电池的一种，通常由埋在沉积物中的阳极和浸没在水下或漂浮在水面上的阴极组成。沉积型微生物燃料电池作为偏远地区的可靠电源，已经在实践中以各种方式加以使用，例如为无线传感器供电。此外，沉积型微生物燃料电池可以对河流、湖泊等水体的沉积物污染加以控制。例如，降解沉积物中的有机物，对沉积物中的磷加以固定等。

然而，当长期使用时，沉积型微生物燃料电池的性能还比较低，需要进一步提高。沉积型微生物燃料电池的阴极浸没在上覆水中，由于氧的有效性和传质损失的限制，阴极半电池反应将成为发电的主要限制因素。为了提高功率输出，可以对上覆水进行曝气以增加氧气的含量，但是这种方法增加了电能的消耗，从最终结果来看并不经济。旋转阴极在一定程度上可以解决上覆水中溶解氧含量低的问题，研究表明，在阴极旋转的条件下，由于电子转移速率和氧扩散速率比较高，功率输出可以达到静态非旋转阴极的三倍。另外，旋转阴极有助于同时去除碳和氮。然而，应该采用何种方法驱动阴极旋转带来了新的问题，在实验室中的研究多采用电机驱动阴极旋转，尽管可以提高沉积型微生物燃料电池的性能，但消耗了电能并增加了投资成本，不利于在实际中应用。风力是一种广泛存在于自然界中的能源，很容易被捕获，在自然条件下，通过风力直接驱动阴极旋转，可节省能量转化器和电机的投资成本。因此，现急需一种可利用风力驱动阴极旋转的沉积型微生物燃料电池。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种不需要对水体进行曝气，可利用风力驱动电池的阴极旋转提高性能的微生物燃料电池。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池，包括通过导线连通的阴极和阳极，所述阴极通过转动连接在浮板框上的阴极轴位于浮板框内；所述阴极轴一端穿入固定在浮板框上的空心的套杆内，所述套杆内套设有竖轴，所述竖轴底端与阴极轴通过第一伞状齿轮组配合转动；所述套杆顶部穿设有横轴，位于套杆内的横轴部分与竖轴顶端通过第二伞状齿轮组配合转动；所述横轴一端固定设置有风车。

进一步的，所述第一伞状齿轮组中横向转动的齿轮固定在竖轴底端，第一伞状齿轮组中竖向转动的齿轮固定在阴极轴穿入套杆内的端部；所述第二伞状齿轮组中横向转动的齿轮固定在竖轴顶端，第二伞状齿轮组中竖向转动的齿轮套设在位于套杆内的横轴上。

进一步的，所述风车共有三个叶片。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明充分利用了自然条件下广泛存在的风力，来带动阴极的旋转，一方面提高了沉积型微生物燃料电池输出的功率，另一方面建造和运行成本也比较低，整个系统可自我维持，通过外设蓄电池或用电设备即可利用电池供电，管理简单。无需额外电能的输入，对环境不产生负面效果，提高了运行的可持续性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中套杆的结构示意图；

图3为本发明实施例的结构示意图。