[实用新型]微生物燃料电池及设备

说明书

本实用新型的微生物燃料电池及设备，其中电池包括电池本体和负载有微生物的微生物载体，电池本体在内部具有供燃料液体流通的空腔，电池本体上还设置有连通到空腔的进水口和出水口，电池本体包括形成于空腔内的阳极和阴极，微生物载体设置于空腔内，并且至少有部分微生物载体位于阳极和阴极之间同时使至少部分微生物载体与阳极表面接触。本方案结构简单，成本低廉，使用方便，可以污水作为燃料溶液产电，从而实现污水的资源化处理。

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种微生物燃料电池及设备。

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。传统的单极室微生物燃料电池(MFCs)，仅由阳极室和空气阴极构成，以空气中的氧作为电子的最终受体。单室MFCs具有结构简单、操作成本低等优点，同时也由于阴阳电极相互影响，存在阳极电子输出效率低、阴极反应速率低以及电极材料受限等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微生物燃料电池及设备，结构简单，成本低廉，使用方便，可以污水作为燃料溶液产电，从而实现污水的资源化处理。

本实用新型的微生物燃料电池，包括电池本体和负载有微生物的微生物载体，电池本体在内部具有供燃料液体流通的空腔，电池本体上还设置有连通到空腔的进水口和出水口，电池本体包括形成于空腔内的阳极和阴极，微生物载体设置于空腔内，并且至少有部分微生物载体位于阳极和阴极之间同时使至少部分微生物载体与阳极表面接触。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，微生物载体为在光催化环境下产电微生物富集培养获得的载体。优选的，产电微生物为通过接种活性污泥并在恒温、施加电场的环境下培养获得的。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，微生物载体为在光催化环境下产电微生物富集培养获得的载体。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，微生物载体为富集有产电微生物的棉纱。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，阳极为形成于基体上的钛基二氧化钛纳米管阵列复合材料。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，阳极的钛基二氧化钛纳米管阵列复合材料为在钛基体至少部分表面表面形成有二氧化钛纳米管阵列。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，阳极为具有空腔的钛金属结构件，钛金属结构件其空腔的外壁上形成有二氧化钛纳米管阵列。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，阴极为石墨电极。

本实用新型的微生物燃料电池的一种改进，阴极为经酸、碱处理的石墨阴极。

本实用新型的一种应用设备，利用了如前述的微生物燃料电池为供电或者生产/作业单元。

本实用新型设计的单极室光催化微生物燃料电池所需材料简单、成本低廉、操作方便，可以污水作为燃料溶液产电，从而实现污水的资源化处理。本实用新型具有如下优点：

(1)本方案将钛基二氧化钛纳米管阵列管材作为电池阳极材料，并使二氧化钛纳米管阵列表层位于电池外侧，便于接收光照生成光生电子-空穴对，发挥其光电催化作用；同时金属钛表层位于电池内部，与产电微生物直接接触，既可促进微生物氧化燃料产生的电子向阳极有效传输，还可以降低二氧化钛对生物细胞的潜在的损害，因此可从多方面提高电池的产电性能。