[发明专利]一种内循环单室微生物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物燃料电池，尤其涉及一种微生物燃料电池。

背景技术

能量和水资源的短缺，是全球面临的两个重要挑战，对人类社会可持续发展构成了严重威胁。近几年微生物燃料电池（MFC）是一种以微生物为催化剂，将化学能直接转化为电能。利用MFC技术来处理废水，不仅可以治污，而且可以回收电能，它是废水处理技术的重大创新。由于微生物燃料电池同时处理废水并产生电能，这项技术越来越受人们青睐，成为废水处理领域的研发热点。然而，现有的MFC还存在不少缺陷，比如阳极室的厌氧反应速率较慢且出水水质一般。

发明内容

本发明的目的是提供一种内循环单室微生物燃料电池。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明内循环单室微生物燃料电池包括反应容器，所述反应容器包括外筒和中心筒，中心筒置于外筒内，所述反应容器内为厌氧环境，所述反应容器内设有内循环装置，所述中心筒上设有第一循环口和第二循环口；所述内循环装置能够用于推动所述中心筒内的污水经第二循环口流出中心筒、并使中心筒外的污水经第一循环口流入到中心筒内而实现污水在反应容器内的循环流动，或者，所述内循环装置能够用于推动中心筒内的污水经第一循环口流出中心筒、并使中心筒外的污水经第二循环口流入到中心筒内而实现污水在反应容器内的循环流动；所述反应容器设有进水口和出水口；所述反应容器内设有能够生长产电微生物的阳极和能够利用电子和质子将氧气还原的阴极，所述阳极和所述阴极之间串联有电阻，产电微生物产生的质子能够随反应容器内的污水传递到所述阴极。

进一步地，本发明所述内循环装置设于中心筒内或中心筒外。

进一步地，本发明所述第一循环口设于所述中心筒的筒壁上，所述第二循环口设于所述中心筒的底部。

进一步地，本发明所述反应容器内安装有用于促进污水循环流动的导流板。

进一步地，本发明所述导流板呈圆锥体状，且所述圆锥体的顶部对准所述第一循环口和/或第二循环口。

进一步地，本发明所述内循环装置包括螺旋桨，所述螺旋桨与发动机的输出轴电连接。

进一步地，本发明还包括变频器，所述变频器与发动机电连接。

进一步地，本发明所述阴极置于空气与反应容器内的污水的临界位置。

进一步地，本发明所述外筒的侧壁上设有通孔，所述阴极密封安装于该通孔内。

进一步地，本发明所述阴极为空气式阴极，阴极的催化层与反应容器内的污水接触，阴极的扩散层与外界的空气接触。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：（1）能以废水为燃料生产电能，实现废水处理和生物产电的同步进行，有效回收废水中所蕴含的能量，降低废水处理的成本。（2）由内循环装置产生的推流水量，经由中心筒的第一循环口和第二循环口在中心筒和外筒之间循环流动，从而实现污水在反应容器内的循环，使污水与反应容器中的微生物充分接触，加速传质过程，提高了污水的去除效率。（3）由于内循环的存在，使进入反应容器内的污水得到迅速扩散，提高反应容器的有机负荷的抗冲击能力。（4）本发明结构合理，采用双筒结构的反应容器实现污水的循环流动；同时将能够生长产电微生物的阳极置于反应容器内，将用于还原氧气的阴极置于空气和反应容器内的污水的临界位置，在阳极和阴极之间串联一电阻，得以充分利用反应容器内循环流动的污水加速产电微生物产生的电子经由电阻传递到阴极，并使产电微生物产生的质子直接由循环流动的污水快速传递到阴极，从而促进电子和质子与阴极上吸附的氧气反应而产生电能。

附图说明

图1是本发明内循环单室微生物燃料电池的结构示意图。

图2是图1的反应容器的A-A截面图。

图3是图1的反应容器的B-B截面图。

图中：1-进水管，2-中心筒，3-第二循环口，4-第一循环口，5-导流板，6-螺旋桨，7-轴，8-发动机，9-变频器，10-外筒，11-出水管，12-阳极，13-阴极，14-电阻。

具体实施方式