[实用新型]一种利用矿井水的原位微生物燃料电池储能装置

说明书

一种利用矿井水的原位微生物燃料电池储能装置，包括悬浮物过滤系统、微生物培养系统、联合反应系统、储能蓄电系统、电池升压系统和智能控制系统，悬浮物过滤系统通过管道与微生物培养系统连接；悬浮物过滤系统与微生物培养系统相连，微生物培养系统与双室燃料电池和单室燃料电池相连，双室燃料电池与氢氧固态燃料电池相连，三组燃料电池联合反应系统与储能蓄电装置相连，储能蓄电装置与电池升压系统相连，整个装置的操作运行以及参数调整、废物处理在智能控制系统下进行。本实用新型具有操作简单，运行方便及高基质、高能量转化率，能够最大程度的利用矿井水中的微生物及有机质资源，改善水质，降低污染，具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型属于微生物燃料电池技术领域，具体涉及一种利用矿井水的原位微生物燃料电池储能装置。

背景技术

我国的煤矿资源丰富且地质构造条件复杂，是世界上煤矿水害最严重的国家之一。水矿灾害不仅容易造成井下作业人员重大伤亡，而且经济损失大，社会影响面广。酸性矿井水是在开采煤矿过程中因硫铁矿氧化而产生的一种酸性废水，一旦进入水体中将严重污染生态环境。现存处理酸性矿井水方法众多，常规法以化学法为主，兴新技术以生物法为主。碱性矿井水也是煤矿矿井水常见的一种形式，碱性较高，一般先用废酸与其发生中和反应，然后再进行后续处理。矿井水中且含有丰富的微生物及各种离子包括超标的如SO2- 4、NO- 2和有机物，利用矿井水中的硫酸盐还原菌和反硝化细菌进行代谢能够降低矿井水中的超标离子浓度。对矿井水资源及其内含的复杂污染性物质进行绿色利用成为人们日益关注的重点。

面对全球环境和能源的挑战，人们对新能源技术的发展充满期待。生物燃料电池是燃料电池中特殊的一类，能利用微生物催化剂将化学能转变为电能，被认为是新能源技术中最有前途的技术之一。按照催化剂形式的不同，生物燃料电池可分为微生物燃料电池和酶燃料电池，前者利用整体微生物中的酶，后者直接对酶利用，且大多数燃料电池只在阳极使用生物催化剂。理论上，各种微生物都有可能作为生物燃料电池的催化剂，如常使用的大肠杆菌、Proteus vulgaris等。传统微生物电池以葡萄糖或蔗糖为燃料，利用介体从细胞代谢过程中接受电子，并传递到阳极。与酶电池相比，微生物燃料电池利用率低，副反应较多，因此选择适当的菌体—介体组合，对微生物燃料电池的设计至关重要。厌氧微生物作为催化剂在分解有机物的同时，将储存的化学能转化为电子和质子，质子经过质子交换膜到达阴极室，电子通过外电路回到阴极形成完整回路，其优点是结构简单，原料来源广泛、发电效率高、操作条件温和、对环境污染少，生物相容性好，属于可再生绿色电池。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够利用矿井水中的微生物及有机物实现低成本运行，无需添加电子中介体，并且三组电池能够串联供电，实现资源的最优利用和电能的最大输出的利用矿井水的原位微生物燃料电池储能装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种利用矿井水的原位微生物燃料电池储能装置，包括悬浮物过滤系统、微生物培养系统、联合反应系统、储能蓄电系统、电池升压系统和智能控制系统，悬浮物过滤系统通过管道与微生物培养系统连接，微生物培养系统通过管道与联合反应系统连接，联合反应系统通过电线与储能蓄电系统连接，储能蓄电系统通过电线与电池升压系统连接；所述的智能控制系统分别与悬浮物过滤系统、微生物培养系统、联合反应系统、储能蓄电系统和电池升压系统电连接。

悬浮物过滤系统包括进水管和悬浮物过滤网，微生物培养系统包括恒温培养箱，恒温培养箱上设有进水口和出水口，进水管与恒温培养箱的进水口连接，进水管上设有进水阀门，悬浮物过滤网设置在恒温培养箱的进水口处，恒温培养箱的出水口通过出水管与联合反应系统连接，出水管上设有出水阀门，恒温培养箱上还设有温度显示计和pH调节口；智能控制系统通过控制线路分别与恒温培养箱、出水阀门和进水阀门连接。

联合反应系统由单室微生物燃料电池、双室微生物燃料电池和氢氧固态燃料电池组成；