[发明专利]一种微藻型微生物燃料电池

说明书

本发明公开了一种微藻型微生物燃料电池，阳极室设有顶盖，阳极室下部设有泄空口，侧面设有四个出水口，用于出水和取样；阳极室中反应基质放置厌氧污泥，反应区顶盖上开有顶部进水口、参比电极及阳极导线固定口和两个预留孔；阴极室设有密封盖，下部设有泄空口，侧面设有四个出水口，阴极室用于培养微藻，顶盖设有顶部进水口、参比电极及阴极导线固定口和两个不同尺寸的预留孔；阳极室和阴极室通过法兰连接为一体，拼接处设有硅胶板进行密封，硅胶板中设有质子交换膜将阳极室和阴极室分隔开。该电池结构简单且易于实现，不仅满足实验阶段研究使用，同时也能为微藻型微生物燃料电池的实际使用提供理论基础。

技术领域

本发明涉及一种微生物燃料电池，具体来说，涉及一种微藻型微生物燃料电池，该电池是一种可用于污水资源化、电能生产及获取微藻生物质能的反应装置。

背景技术

我国生猪养殖行业在1990年以前主要以散养模式为主，年出栏生猪占比达到90％。之后生猪规模化养殖比例不断上升，到2010年末已经接近66％。虽然我国畜禽养殖业在逐步向规模化、集约化方向发展，但以农户为单元的分散式养殖还占有很大比例。这些养殖户规模一般较小，投资能力有限，几乎不会兴建污染防治设施。目前，我国每年约产生畜禽粪便45亿吨，其化学需氧量(COD)远远超过我国工业废水和生活污水之和。对于规模化、集约化的养猪场，每天排放的养殖废水量大且集中，含有粪便、散落的饲料末和尿液等，成分复杂，处理难度大。养猪废水是一种富含N、P、COD与SS的高浓度有机废水，废水中氨氮浓度可达1000-3000mg/L，是市政污水的50-100倍，废水中的C/N通常为5-20。目前其处理方法主要有还田模式、自然处理模式和工业化处理模式。这些处理方法虽然在一定程度上能降低养殖废液对环境的破坏，但仍存在一些不足，如工艺复杂、管理维护困难、技术难度大、高成本、高能耗、占地大和处理不彻底等。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells，MFCs)是一种废水资源化技术，可用于生活污水、猪场废水、食品加工废水及垃圾渗滤液等高浓度废水处理。微生物燃料电池具有污泥产生量小、电池维护低成本、安全性强、清洁高效无污染且可实现零排放等优点，在养殖废水的处理中具有十分可观的研究和应用前景。基于这些现状和技术经济要求，未来微生物电生产可能成为生物能源的重要形式，因为MFCs可从大量的可溶性或溶解性的复杂有机废物和可再生生物质中进行电能生产。

同时，由于环境负面影响和可用能源的有限性，能源微藻作为生物柴油引起了广泛关注，微藻型微生物燃料电池在这样的背景下得以迅猛发展。将微藻应用于MFCs阴极，通过光合作用生成O₂为MFCs提供电子受体，利用CO₂、无机氮、磷在光照条件下合成生长所需的有机物，将污染废物能及光能转化为生物质能，提高MFCs处理氮、磷废水的能力并获取藻类生物质能。微生物应用于MFCs阳极，厌氧条件可有效降低废水COD。利用阳极出水中含有的有机物培养微藻，有效促进微藻的生长。近年来，不管是国内外有关利用微藻生产生物柴油的基础研究，还是应用开发报道都呈现大幅增长的态势，表明能源微藻具有巨大的市场潜力。因此亟需开发一种易于实现的微藻型微生物燃料电池。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微藻型微生物燃料电池，该电池的阳极盛放厌氧微生物，阴极盛放微藻，该微生物燃料电池能够用于废水资源化、电能生产及获取微藻生物质能，结构简单且易于实现。

本发明采用的技术方案如下：

一种微藻型微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室和质子交换膜，阳极室和阴极室连接且内腔相通，阳极室和阴极室在连接面处密封；质子交换膜设置在阳极室和阴极室之间，并将阳极室和阴极室的内腔分隔；

阳极室的内腔装有阳极端反应电极，阳极端反应电极上连接有阳极导线；

阳极室的上端具有阳极盖板，阳极盖板上开设有阳极顶盖气体排放和收集孔、第一出线孔、第一参比电极固定孔和第一顶部进水口；阳极导线从第一出线孔穿出阳极室；