[发明专利]一种利用自呼吸式微生物燃料电池产电除污的方法有效
| 申请号： | 201711385454.5 | 申请日： | 2017-12-20 |
| 公开（公告）号： | CN108075162B | 公开（公告）日： | 2019-11-05 |
| 发明（设计）人： | 倪红军;卓露;汪兴兴;黄明宇;吕帅帅;朱昱;李志扬;廖萍;朱杨杨 | 申请（专利权）人： | 南通大学 |
| 主分类号： | H01M8/16 | 分类号： | H01M8/16;H01M8/2465;H01M4/96;C02F3/00 |
| 代理公司： | 北京一格知识产权代理事务所(普通合伙) 11316 | 代理人： | 滑春生 |
| 地址： | 226000 *** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种利用自呼吸式微生物燃料电池产电除污的方法，预处理污水经过进水口流入阳极室内，水中有机物在阳极室内悬浮微生物和阳极表面附着微生物的协同作用下产生电子和质子，质子经过质子交换膜迁移至阴极，电子通过外电路到达阴极，自呼吸式阴极以氧气作为电子受体发生三相还原反应，构成完整电流回路，使燃料电池装置在处理污水的同时产生电能，电能带动外负载和发动机运作，发动机带动蜗杆传动机构使得阳极轴向转动，促进阳极室内电子转移和微生物的均匀分布，处理后污水或废料经出水口外排，周期性更换阳极室内污水。本发明的优点在于：通过阵列分布阳极和自呼吸式阴极配合，促进菌附着并大大减低电池内阻，使污水得以净化，同时产电。 | ||
| 搜索关键词： | 阳极 产电 微生物燃料电池 阴极 自呼吸式阴极 自呼吸式 质子 除污 污水 发动机 燃料电池装置 蜗杆传动机构 室内 附着微生物 水中有机物 悬浮微生物 预处理污水 质子交换膜 周期性更换 电池内阻 电流回路 电子受体 还原反应 室内电子 室内污水 阳极表面 阵列分布 出水口 进水口 外电路 附着 极轴 外排 微生物 氧气 转动 迁移 净化 运作 配合 | ||
【主权项】：
1.一种利用自呼吸式微生物燃料电池产电除污的方法，其特征在于：所述方法基于一种自呼吸式微生物燃料电池装置进行，所述电池装置包括外壳、设置于外壳上端面的装置密封盖、传动机构和外电路；所述外壳包括支撑机构和自呼吸式阴极，支撑机构包括一绝缘支撑基底密封盖以及设置于绝缘支撑基底密封盖上的导电支撑体，且在导电支撑体的外侧面紧密贴合有自呼吸式阴极，所述导电支撑体和阴极的底部与绝缘支撑基底密封盖固定连接，所述自呼吸式阴极与导电支撑体之间还安置有质子交换膜；在所述外壳侧壁上还分别开有进水口、出水口以及传动轴孔；所述外壳内设有多个呈阵列排布的阳极，且各阳极底部设有外螺纹圆柱结构，所述外壳包裹各阳极，进而形成一阳极室；所述传动机构包括传动轴以及驱动传动轴旋转的驱动机构，所述传动轴通过传动轴孔设置于阳极室内，且所述阳极底部设有外螺纹圆柱结构与传动轴组成蜗杆传动机构；所述自呼吸式阴极和阳极的上端皆设接有导线的导电端子，且阳极端子通过固定装置设置于装置密封盖上，所述阳极导线连接为一体，与自呼吸式阴极各导线构成外接电路；预处理污水基于水泵以24～26m3/h的流速经过进水口流入阳极室内，水中有机物在阳极室内悬浮微生物和阳极表面附着微生物的协同作用下产生电子和质子，质子经过质子交换膜迁移至阴极，电子则通过外电路到达阴极，自呼吸式阴极以氧气作为电子受体发生三相还原反应，库伦效率达80％，构成完整电流回路，使得燃料电池装置在处理污水的同时产生电能，产生的电能带动外负载和发动机运作，发动机带动蜗杆传动机构使得阳极轴向转动，促进阳极室内电子转移和微生物的均匀分布，处理后污水或废料以28～32m3/h的流速经出水口外排，每48小时进行更换阳极室内污水。
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- 唐家桓;陈姗姗;周顺桂 - 福建农林大学
- 2016-09-20 - 2019-06-04 - H01M8/16
- 本发明公开了一种氮掺杂石墨烯电极材料的制备方法。包括下列步骤：1)以碳基材料为基底；2)将碳基材料置于水中，在正负极间施加电流进行电解；3)电解完毕后，将碳基材料浸入含氮化合物溶液中进行浸泡；4)取出碳基材料，干燥，在厌氧条件下碳化获得氮掺杂石墨烯电极。本发明方法以常规的水为电解液，无需高锰酸钾、硫酸、过氧化氢等毒性较大的化学药剂；利用交流电代替原来的直流电，可以获得空隙均匀的碳基材料；利用炭化将N元素沉积在电极表面，制备得到氮掺杂石墨烯电极。本发明方法的制备过程简单、快捷，所得电极输出功率更好，长期运行稳定性较好，是一种可持续发展的原位制备氮掺杂石墨烯电极方法。
- 一种具有加固防晃的微生物电池反应辅助装置-201821969039.4
- 张伊帆;刘瑞娜;李永峰 - 东北林业大学
- 2018-11-17 - 2019-05-31 - H01M8/16
- 一种具有加固防晃的微生物电池反应辅助装置。微生物燃料电池是一种利用微生物体作为催化剂将有机物质及无机物质氧化并产生电能的装置。一种具有加固防晃的微生物电池反应辅助装置，其组成包括：固定座(1)、有机玻璃瓶A(2)，有机玻璃瓶B(3)和支撑板(4)，固定座的上方开设有两个深度相同的柱型槽(5)，其中左侧柱型槽内放置有有机玻璃瓶A，右侧柱型槽内放置有有机玻璃瓶B，有机玻璃瓶A处的玻璃法兰(6)和有机玻璃瓶B处的玻璃法兰贴合，且在贴合处放置有质子交换膜(7)，两个玻璃法兰的环形处夹持有不锈钢夹子(8)，固定座的上方垂直连接有一组支撑杆(9)。本实用新型应用于微生物电池反应装置。
- 微生物电池反应装置-201821969040.7
- 张伊帆;刘瑞娜;李永峰 - 东北林业大学
- 2018-11-17 - 2019-05-31 - H01M8/16
- 微生物电池反应装置。目前的微生物燃料电池反应装置不利于使用完毕的清洁，同时在安装时通过螺栓这种安装方式安装费力，密封效果不好，长时间会产生螺纹破损导致安装不牢固影响密封性的问题。微生物电池反应装置，其组成包括：两个壳体(11)，壳体内具有内腔，内腔内套有套管(10)，套管上的盖体(1)与壳体的一端通过螺栓连接，壳体的另一端具有端板(6)，两个壳体上的端板对接并通过凹槽密封，两个壳体靠近端板的一侧上下两端分别固定有固定板(4)，其中一个壳体的固定板与固定杆(5)铰接，并且固定杆端部位于另一个壳体的固定板上的半圆槽内。本实用新型应用于微生物电池的反应。
- 一种新型沉积物微生物电池及其应用-201811573223.1
- 马力;孙黎;马瑶 - 安徽汇泽通环境技术有限公司
- 2018-12-21 - 2019-05-28 - H01M8/16
- 本发明公开了一种新型沉积物微生物电池及其应用，涉及微生物燃料电池领域。包括阴极，阳极，导线和可变电阻；阳极和阴极之间通过导线相连接,并串接有可变电阻；阳极采用多孔碳纤维材料制成；阴极采用束状导电中空纤维膜材料制成；还包括阴极支架，PVC塑料管和曝气机；阴极固定在阴极支架上；曝气机通过PVC塑料管与阴极相连接。本发明沉积物微生物电池以电极作为电子受体，不需使用离子交换膜将阴阳两极隔开，电极不使用催化剂；并可以在去除含氮污染物的同时产生一定的电能。
- 用空气阴极单室微生物燃料电池处理含呋喃类废水的方法-201610858422.1
- 张靖晨;张宏伟;赵鹏;刘宪华 - 天津大学
- 2016-09-28 - 2019-05-28 - H01M8/16
- 本发明公开一种用空气阴极单室微生物燃料电池处理含呋喃类废水的方法，步骤为：1)准备空气阴极单室微生物燃料电池；2)取污水处理厂二沉池中污水，在1‑4℃静置0.5‑1h；取上清液；3)用PBS溶液为溶剂配制2g/L乙酸钠溶液，再加入啤酒酵母粉为电池培养液；4)将上清液与电池培养液混合，放入反应器中，培养，打开出水口，将反应器内的液体放出；5)将含呋喃类废水加入反应器内，调节pH，在室温条件下，厌氧降解。实验结果显示，使用本发明的方法，可以使呋喃丹(克百威)去除率达到92.35％以上。
- 一种可调节活动极板的底泥微生物燃料电池-201710198095.6
- 杨俏;梁浩然;马雪辉;沙胜男 - 大连理工大学
- 2017-03-30 - 2019-05-24 - H01M8/16
- 本发明属于能源化工技术领域，提供一种可调节活动极板的底泥微生物燃料电池，底泥微生物燃料电池与外电路、底泥系统构成微生物燃料电池产电装置；底泥微生物燃料电池包括外电路支撑架、导线、阴极板、阳极板、用电器。阴极板根据水位的上升高度随时调整位置，可被利用在潮汐现象较明显或者水面位置经常变动的水体环境，为电路的闭合提供必要条件。本发明的有益效果为阴极可根据水的深度上下调节，保证阴极完全没入水中；且该装置能够利用河流中的有机质直接产生电能，实现污水直接能源化。
- 一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池-201821605066.3
- 吴卿;焦士埔;彭森;刘天赐 - 天津大学
- 2018-09-29 - 2019-05-17 - H01M8/16
- 本实用新型属于微生物燃料电池技术领域，公开了一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池，包括阴极、阳极、电阻、导线，阴极放置在污泥上方且与空气接触，阳极放置在污泥内部并位于阴极下方，阴极和阳极以电阻连接，电阻与阴极、阳极之间分别通过导线连接。本实用新型通过位于阳极的微生物消耗污泥中的有机物产生电能，结构简单，建造和运行成本低，易于管理维护，无需外部电能的输入，而且还能产生能量；与其他技术相比无需药剂或者电能的输入，对污泥不产负面影响，有不错的重金属回收效果，是一项经济有效的从污泥中回收重金属的技术。
- 一种过滤型阴极微生物脱盐电池及其应用-201610166002.7
- 黄霞;左魁昌;陈熹;梁鹏;张潇源 - 清华大学
- 2016-03-22 - 2019-05-14 - H01M8/16
- 本发明涉及一种微生物脱盐电池，其特征在于，所述微生物脱盐电池包括过滤型阴极模块，并且所述过滤型阴极模块主要由导电微滤膜构成。本发明还涉及该微生物脱盐电池的应用。
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