[发明专利]一种瘤胃微生物燃料电池系统及利用水葫芦产电的方法

权利要求书

1.一种瘤胃微生物燃料电池系统，包括阳极腔室和阴极腔室，其特征在于，阳极腔室和阴极腔室通过连通管道相连接，所述连通管道内设有质子交换膜；所述阳极腔室内装有阳极液，并设置有阳极电极；所述阴极腔室内装有阴极液，并设置有阴极电极；所述阳极电极和阴极电极通过导线与外电阻连接形成闭合回路；所述阳极电极和阴极电极通过导线与数据采集系统相连接，所述数据采集系统与电脑相连接；所述阳极液包含瘤胃液和培养基。

2.根据权利要求1所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述瘤胃液是山羊进食2-5小时后，从山羊瘤胃内取出的瘤胃液。

3.根据权利要求1所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述培养基的组成如下：K₂HPO₄ 400-500mg/L,KH₂PO₄ 400-500mg/L，NaCl 800-1000mg/L,(NH₄)₂SO₄ 200-400mg/L，CaCl₂·2H₂O 100-150mg/L，MgSO₄ 50-150mg/L；

优选的，所述培养基的组成如下：K₂HPO₄ 450mg/L,KH₂PO₄ 450mg/L，NaCl 900mg/L,(NH₄)₂SO₄ 300mg/L，CaCl₂·2H₂O 120mg/L，MgSO₄ 90mg/L。

4.根据权利要求3所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述瘤胃液与培养基的质量比为1∶90-110。

5.根据权利要求1所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述阳极腔室和阴极腔室的底端设置有磁力搅拌子；所述阳极腔室内设置有温度探头，阳极腔室表面包覆有电加热层，温度探头、电加热层与控温系统相连；所述阳极腔室内设置有pH探头，pH探头通过导线与pH传感器相连；所述阳极电极和阴极电极均为碳毡；

优选的，所述碳毡为经预处理的碳毡；所述预处理方法包括步骤如下：将碳毡依次在丙酮、质量浓度为15％的稀盐酸、质量浓度为15％的稀硝酸中分别浸泡0.5-2h，然后用去离子水冲洗直至中性。

6.根据权利要求1所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述阴极液为摩尔浓度为30-70mmol/L的铁氰化钾溶液；优选的，所述阴极液为摩尔浓度为50mmol/L的铁氰化钾溶液；

优选的，所述铁氰化钾溶液为铁氰化钾磷酸盐缓冲水溶液，所述铁氰化钾磷酸盐缓冲水溶液中磷酸盐的摩尔浓度为30-70mmol/L；优选的，所述铁氰化钾磷酸盐缓冲水溶液中磷酸盐的摩尔浓度为50mmol/L。

7.根据权利要求1所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，所述阳极腔室和阴极腔室顶端开口设置有堵塞，堵塞上设置有通孔；所述温度探头、导线以及pH探头穿过堵塞的通孔，并固定于堵塞上；

优选的，所述堵塞为橡胶堵塞。

8.采用如权利要求1-7任一项所述的瘤胃微生物燃料电池系统利用水葫芦产电的方法，包括步骤如下：

(1)将水葫芦晾干后，经粉碎，制得水葫芦粉末；

(2)将步骤(1)制备得到的水葫芦粉末加入阳极腔室，与瘤胃液和培养基混合均匀；向阳极腔室充氮气除氧，密封，控制阳极液的温度为35-45℃，调节pH为7-8；阳极液和阴极液均在磁力搅拌下，以水葫芦为底物开始发电。

9.根据权利要求8所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，步骤(1)中所述经粉碎后得到目数为35-45目的水葫芦粉末。

10.根据权利要求8所述的瘤胃微生物燃料电池系统，其特征在于，步骤(2)中所述水葫芦粉末和瘤胃液的质量比为1：2-4。