[发明专利]一种微生物燃料电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体涉及一种以假单胞菌为催化剂的微生物燃料电池及其制备方法。

背景技术

随着社会的高速发展，而化石燃料的耗竭与全球变暖的趋势迫使世界各国高度重视可再生新能源的开发。微生物燃料电池（Microbial fuel cell, MFC）是利用产电微生物作为阳极催化剂将有机物中的化学能转化为电能的装置。

环境污染问题中以日益增加的有机废弃物为主要污染源。

MFC可以实现在去除有机废物的同时产生清洁的电能。

作为MFC阳极催化剂的产电微生物是核心。目前，已发现的产电微生物有二十多株，主要集中在西瓦氏菌属（Shewanella）与地杆菌属（Geobacter）。这些菌株只有在严格厌氧条件下才具有产电活性，氧气的存在会争夺电子而使其丧失产电能力，因此它们作为催化剂应用于MFC均局限于厌氧条件。而厌氧条件无疑会降低微生物对有机物的去除率，也不利于实际应用。在周顺桂等人的专利（公开号：CN 101320820A）中报道了一株兼性厌氧菌用于MFC产电，可是并没有报道该菌在好氧的条件下的产电情况。

假单胞菌是自然界中广泛存在的兼性好氧菌，已有不少专利公开了其在重金属生物还原（公开号：CN101531970）、生物脱硫（CN1594549）、生物脱氮（公开号：CN1460712）等方面的用途，但未公开有关假单胞菌在生物发电方面的用途，而且经文献和专利检索，尚未发现假单胞菌在好氧、缺氧、厌氧多种条件下均具有电活性的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以一株假单胞菌（Pseudomonas alcaliphila sp. MBR）为催化剂的微生物燃料电池。

本发明通过以下技术方案来予以实现：

本发明提供的假单胞菌（Pseudomonas alcaliphila sp.）MBR，已于2008年1月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物保藏中心（简称CGMCC）,保藏号为CGMCC No.2318。

本发明所述的微生物燃料电池以假单胞菌（Pseudomonas alcaliphila sp.）MBR作为阳极催化剂。

本发明微生物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）构建电池装置；

（2）制备假单胞菌菌体作为微生物电池的阳极催化剂

（3）配置阳极液和阴极液；

（4）选择运行方式，进行产电检测。

根据步骤（2）所述制备假单胞菌菌体是从保存假单胞菌的斜面上接种至改良的Giltay培养基中，于30℃、130转/分条件下摇床活化菌体24小时，达到指数生长期后停止培养。菌液在4℃、8000转/分高速离心20分钟，用碳酸盐缓冲溶液制成菌悬液。

所述改良的Giltay培养基成分为：KNO₃ 1.0g, KH₂PO₄ 2.0g, MgSO₄ 7H₂0 1.0g, CaCl₂ 2H₂O 0.2 g, FeCl₃ 6H₂O 0.05g, 柠檬酸钠5.13g，蒸馏水1L。

步骤（3）所述阳极液为：NH₄Cl 0.53g，KH₂PO₄ 2.0g，MgSO₄ 7H₂0 0.5g，FeCl₃ 6H₂O 0.005g，CaCO₃ 0.01 g，Na₂CO₃ 3.18 g，NaHCO₃ 5.88 g，葡萄糖或/和柠檬酸钠或/和蔗糖或/和果糖或/和木糖或/和可溶性淀粉2.0 g，蒸馏水1L。

阴极液为：Na₂HPO₄ 21.84g，NaH₂PO₄ 6.10 g，蒸馏水 1 L。

步骤（4）所述运行方式是好氧条件（即溶解氧在0.5 mg L^-1以上）、缺氧条件（即溶解氧在0.2~0.5 mg L^-1）、厌氧条件（即溶解氧在0.2 mg L^-1以下）。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：