[发明专利]硝化微生物燃料电池

权利要求书

1.一种硝化微生物燃料电池，其特征在于：硝化微生物燃料电池由阳极室（I）、阴极室（II）和质子交换膜（III）组成；阳极室（I）和阴极室（II）中间设有质子交换膜（III）并通过法兰（12）连接；阳极室（I）设有阳极室立方形反应器（2）和密封盖（1），阳极室立方形反应器（2）和密封盖（1）之间通过法兰（11）连接；立方形反应器（2）下部设有进水管（6），立方形反应器上部设有出水管（7），立方形反应器中部设有曝气区（3）、反应区（4）和隔离板（5），曝气区（3）和反应区（4）由隔离板（5）分开，上下连通并充注产电基质（13）；产电基质（13）中放置硝化菌挂膜阳极（9），反应区顶部密封盖（1）上设有阳极导线固定管（16）；曝气区（3）底部设有布气管（8）；阴极室（II）设有阴极室立方形反应器（14）和密封盖（17），阴极室立方形反应器（14）和密封盖（17）之间通过法兰（19）连接；阴极室立方形反应器（14）下部设有进水管（20），阴极室立方形反应器（14）上部设有出水管（21），阴极室立方形反应器（14）浸有阴极液（15）；立方形反应器阴极液（15）中放置阴极（10），顶部密封盖（17）上设有阴极导线固定管（18）。

2.根据权利要求1所述的一种硝化微生物燃料电池，其特征在于：所述的产电基质（13）为含有氯化铵的无机废水，pH值为8.0~8.5，其中添加2.0 g/L KHCO₃、0.35 g/L K₂HPO₄、0.35 g/L Na₂HPO₄和0.25 mL/L 无机盐溶液；无机盐溶液成分为：CaCl₂.2H₂O，7.34 g/L；MgCl₂.6H₂O，25.07 g/L；FeCl₃.6H₂O，4.8 g/L；MnCl₂.4H₂O，1.03 g/L；ZnCl₂.2H₂O，0.01 g/L；CuCl₂.2H₂O，0.112 g/L；NaMoO₄.2H₂O，0.0025 g/L。

3.根据权利要求1所述的一种硝化微生物燃料电池，其特征在于：所述的阴极液（15）为高锰酸钾溶液，pH值为6.9~7.1，其中添加0.2 g/L KMnO₄、0.35 g/L K₂HPO₄和0.35 g/L Na₂HPO₄。

4.根据权利要求1所述的一种硝化微生物燃料电池，其特征在于：所述的阳极室立方形反应器（2）和阴极室立方形反应器（14）大小尺寸一样，长宽高比为2.0：1.0：2.0；所述的产电基质（13）体积占阳极室立方形反应器（2）体积的2/3～3/4；所述的阳极室立方形反应器（2）中部曝气区（3）和反应区（4）横截面之比为1.0：2.0；所述的阳极室立方形反应器（2）中部隔离板（5）上端较出水管（7）低1.0 cm，下端较阳极室立方形反应器（2）底部高1.0 cm；所述的阴极液（15）体积占阴极室立方形反应器（14）体积的2/3～3/4。

5.根据权利要求1所述的一种硝化微生物燃料电池，其特征在于：所述的硝化菌挂膜阳极（9）的导电材料为碳纸、碳布、碳毡、石墨毡或石墨板，表面附着有硝化菌生物膜，挂膜阳极（9）下端距离阳极室立方形反应器（2）底部为1~2 cm，挂膜阳极（9）表面积与阳极室立方形反应器（2）体积之比为10~40 m²：1 m³；所述的阴极（10）导电材料为石墨棒，阴极（10）表面积与阴极室立方形反应器（14）体积之比为4~10 m²：1 m³。