[发明专利]一种微生物燃料电池的综合实验架

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物燃料电池的综合实验架，该实验架可供具有不同空间大小和空间 类型的实验室选择使用，适合进行大规模微生物燃料电池实验或空间有限的实验室小规模研 究使用。该发明适用于能源环境领域研究，为微生物燃料电池的研究提供规范化、模块化的 实验环境，同时体现节能环保的理念，可供日渐增多的微生物燃料电池研究室使用。

背景技术

世界经济的飞速发展、人口数目的剧增，消耗了大量的化石能源，导致了严重的环境污 染。世界各国都在努力寻找和大力发展清洁能源。微生物燃料电池技术(Microbial Fuel Cells， MFCs)是一种利用厌氧微生物的酶将储存在有机物中的化学能转化为电能的技术。以有机废 水为燃料的电池在产电的同时能够净化污水，是一项具有广阔发展前景的清洁能源技术，引 起了国内外环境领域、化学领域、生物领域、材料领域大批专家学者的重视，国内已有多家 高校开始对该技术的研究。高校实验室空间通常很有限，合理利用每寸空间是每个实验室发 展都要关心的方面。

研究微生物燃料电池不可避免要对产生的电信号进行采集，目前电池产生的电是弱电， 容易受外界的干扰，例如实验所需的电机、空气泵、蠕动泵等在启动时发生的电磁信号会影 响数据采集器工作，导致数据采集中断。另外，当研究规模较大，电池数量较多时，过多的 导线容易导致试验台面混乱，信号记录出错。而且，电池的电压输出端(导线)直接与采集 卡(接线柱)相连，不方便更换电池溶液和采集通道。

目前实验室采用各种有机废水，甚至是难降解的工业废水做电池燃料，用污水处理厂的 厌氧污泥做阳极接种菌源，废水泄露和厌氧污泥散发的臭味容易导致二次污染，主要是污染 实验室的空气和腐蚀实验桌面。

用纯菌做接种源的微生物燃料电池对环境的要求往往比较苛刻，例如用嗜热菌进行研究 时，室温不适宜其生存，就需要对电池的工作环境温度进行控制。当研究温度对电池产电的 影响时，也要求电池的工作环境温度是可调控的。这就需要布置特殊的实验区域可实现温度 调控。

为保持阳极生物的厌氧环境，阳极室是密闭的。为实现间歇运行时阳极液的均匀，现在 普遍使用的方式是用磁力搅拌子，而连续运行时，通常采用蠕动泵进液，这不仅增加了能耗 和实验成本，而且容易导致实验台混乱无序，因此需要对搅拌设备进行统一规划和布置，同 时考虑充分发挥架子的优势降低实验能耗。

基于以上几点，一种专业化、综合化、规范化的微生物燃料电池综合实验架亟待开发， 使之能够解决目前微生物燃料电池研究中出现的信号采集受到干扰的问题，废水废气二次污 染问题，实验台混乱无序的问题，降低实验能耗与节约成本等，同时满足实验所需的其他特 殊要求。

发明内容

本发明的目的是设计一种微生物燃料电池综合实验架，能够满足目前实验室研究需要的 三大要求，即：电信号实时采集、区域温度调控及均匀混合阴、阳极溶液，同时体现节约理 念，提高实验室空间利用率并一定程度上降低实验能耗和成本。

本发明是通过如下方案实现的：

实验架分落地式和悬空贴壁式两种形式，落地式实验架呈现立式结构，纵向尺寸大于横 向尺寸，分层布置，适合于立体空间完整且充足的实验室，可同时达到数据采集方便及充分 利用空间的目的，而且每层都可以轻松拆装，方便规模扩大。悬空贴壁式架可布置在实验操 作台上方，能充分利用狭长形空间，非常适合空间有限的实验室使用。

架身主体用冷轧钢板，可以承受实验所要求的重量且有一定的余地。表面喷塑，可有效 防止泄露的废水腐蚀架身。

该实验架避开采集卡和电池输出端的永久连接，两者中间通过红黑导电插孔实现即时断 开和连接，红(黑)色插孔和数据采集卡永久连接，电池的输出端接有红(黑)插头，当插 头插入导电孔时即接通采集电路，拔出时即断开采集电路。如此，实现方便更换电池的采集 通道并互不干扰，操作简单。导电插孔布置在架身两侧，架子两侧为木工板材质，可以有效 防止通道之间电信号的干扰。

采集卡的接线柱和导电插孔用导线连接到位，并一一对应，插空和导线标有序号，避免 读取数据时出错。

导线储存于暗盒中并标有标签，避免了导线的混乱无序及导线腐蚀和外露引发的安全隐 患。

用可打开的不锈钢罩屏蔽外界强电信号，防止对采集卡的干扰，保证数据采集安全可靠， 同时可以方便地拆装数据采集卡。