[发明专利]利用太阳能提高效率的微生物燃料电池体系及其构造方法

权利要求书

1.一种利用太阳能提高效率的微生物燃料电池体系，其特征在于，所述微生物燃料电池体系 包括：微生物、阳极室、阴极室、阳离子交换膜、阳极、阴极、负载和p-n结半导体太阳 能电池；其中，在阳极室与阴极室之间由阳离子交换膜分隔，在阳极室中放置能降解污染 物并能产电的微生物，在阳极室和阴极室中均放置电解质溶液，所述阳极和阴极分别放置 在阳极室和阴极室中，在阳极室和阴极室外的阳极和阴极之间串联负载，构成微生物燃料 电池；在阳极室和阴极室外，串联p-n结半导体太阳能电池，所述p-n结半导体太阳能电 池的正极与阳极连接，所述p-n结半导体太阳能电池的负极与阴极连接，构成微生物燃料 电池体系；在太阳光照条件下，所述p-n结半导体太阳能电池协同微生物燃料电池共同驱 动微生物燃料电池体系运转，增大回路中的电流，并提高污水处理性能。

2.如权利要求1所述的微生物燃料电池体系，其特征在于，进一步，在阳极室和阴极室外串 联限流电阻，调节回路电流。

3.如权利要求1所述的微生物燃料电池体系，其特征在于，所述p-n结半导体太阳能电池采 用硅基太阳能电池、化合物太阳能电池和有机半导体太阳能电池中的一种。

4.如权利要求1所述的微生物燃料电池体系，其特征在于，所述p-n结半导体太阳能电池与 限流电阻组成一个回路，该回路的短路电流为微生物燃料电池短路电流的10倍以下。

5.一种利用太阳能提高效率的微生物燃料电池体系的构造方法，其特征在于，所述构造方法 包括以下步骤：

1)培养能够能降解污染物并能产电的微生物；

2)在阳极室中放置培养好的能降解污染物并能产电的微生物，在阳极室和阴极室中均放 置电解质溶液，在阳极室与阴极室之间由阳离子交换膜分隔，在阳极室和阴极室中分别 放置阳极和阴极；

3)在阳极室和阴极室外，串联p-n结半导体太阳能电池，p-n结半导体太阳能电池的正 极与阳极连接，p-n结半导体太阳能电池的负极与阴极连接，构造一个太阳能电池协同微 生物燃料电池的微生物燃料电池体系；在阳极室，微生物氧化初始电子供体获取能量， 同时产生电子，电子经微生物传递到阳极，再经由阳极传递至外电路并到达p-n结半导 体太阳能电池的正极；在太阳光照条件下，太阳能电池产生光生电子空穴对，在p-n结 半导体的内建电场的拉动下，光生电子向太阳能电池的负极移动，并通过导线向阴极室 的电解质溶液移动，与电子受体发生电化学反应，而光生空穴向太阳能电池正极移动， 与阳极来的电子复合，半导体太阳能电池协同微生物燃料电池共同驱动微生物燃料电池 体系运转，增大回路中的电流，同时提高污染物降解效率；

4)在电路中串联负载实现电能输出。

6.如权利要求5所述的构造方法，其特征在于，在步骤3)中，p-n结半导体太阳能电池采 用硅基太阳能电池、化合物太阳能电池和有机半导体太阳能电池中的一种。

7.如权利要求5所述的构造方法，其特征在于，在步骤3)中，如果微生物燃料电池的阴极 和阳极之间串联功率大的p-n结半导体太阳能电池，需在阳极室和阴极室外同时串联限流 电阻，调节回路电流。

8.如权利要求7所述的构造方法，其特征在于，太阳能电池与限流电阻的选取条件为，p-n 结半导体太阳能电池与限流电阻组成一个回路，该回路的短路电流为微生物燃料电池短路 电流的10倍以下。