[实用新型]一种微生物燃料电池能量获取及其自供电的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及微生物燃料电池领域，尤其涉及一种微生物燃料电池能量获取及其自供电的电路。

背景技术

微生物燃料电池是近年来迅速发展起来的一种新型燃料电池技术。由于其可以在降解污染物的同时可将生物质中化学能直接转化为电能,可获得更高的能量转化效率,是未来缓解能源和环境问题的有效途径,近几年来引起了科研工作者的深入研究。就单单对实验室制备的“空气-阴极”微生物燃料电池来说，其最大功率密度在短短的几年内从过去仅仅1mW m^-2飞跃般发展到6.9W m^-2。传统的测定燃料电池功率密度方法是利用一系列不同值的外接电阻得到其对应电压值，或者使用恒电位仪进行电化学扫描。当外部电阻等于内部电阻时，就得到其最大功率密度。这种测量结果代表了微生物燃料电池的输出潜力，但不等于电池实际有功功率，因为电池所产生的电能被外接电阻转化成热能而非被电子产品所利用。此外，微生物燃料电池的最大功率输出还随内部阻力影响参数（如底物浓度，PH和温度）变化而变化。

为了有效利用微生物燃料电池输出的电能，最常见的方法是使用超级电容器被动地收集微生物燃料电池的输出电能。这种方法不能最大化微生物燃料电池的输出电能。利用最大功率点跟踪技术（MPPT）使微生物燃料电池输出端的负载阻值等于其电池内阻时可以最大化微生物燃料电池的输出功率。现有的MPPT技术（如扰动和观察、梯度法等）是通过实时优化外部负载电阻值，使微生物燃料电池输出电能最大化。此类方法需要大量的控制电路。传统微生物燃料电池应用电路需要配置外部电池（如锂电池、铅蓄电池等）为最佳功率点跟踪电路、升压电路等电路供电。由于外部电池寿命有限，限制了微生物燃料电池的应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种微生物燃料电池能量获取及其自供电的电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：一种微生物燃料电池能量获取及其自供电的电路，其特征在于：包括微生物燃料电池、自供电电路、最佳功率点跟踪电路及升压电路；所述微生物燃料电池一输出与所述升压电路一输入连接，另一输出与所述最佳功率点跟踪电路第一输入连接；所述升压电路输出分别与负载、最佳功率点跟踪电路第二输入连接；最佳功率点跟踪电路输出与所述升压电路另一输入连接；自供电电路输出与所述最佳功率点跟踪电路第三输入连接。

在本实用新型一实施例中，所述自供电电路包括初始化模块及第一储能元件。

在本实用新型一实施例中，所述升压电路输出与最佳功率点跟踪电路第二输入之间设置有一二极管；所述二极管阳极接升压电路输出，所述二极管阴极接最佳功率点跟踪电路第二输入。

在本实用新型一实施例中，所述升压电路输出与负载之间设置有一稳压二极管；稳压二极管阴极与升压电路输出，阳极接地。

在本实用新型一实施例中，所述升压电路输出还与第二储能元件连接。

在本实用新型一实施例中，所述最佳功率点跟踪电路包括迟滞比较器、反相器及数字信号处理器；所述微生物燃料电池输出分别与迟滞比较器一输入、数字信号处理器输入连接；迟滞比较器另一输入与数字信号处理器输出连接；迟滞比较器输出与反相器输入连接；反相器输出与升压电路连接。

在本实用新型一实施例中，最佳功率点跟踪电路输出与所述升压电路另一输入之间设置有一MOS管。

与现有技术相比，本实用新型利用微生物电源供电，配合最佳功率点跟踪电路，实现微生物燃料电池应用电路的自供电功能；该电路系统经过初始化，整个电路正常工作后，仅仅靠微生物燃料电池的输出而不需要借助外部电池就能够为负载和微生物燃料电池的应用电路提供电能。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于微生物燃料电池的自供电电路设计的整体框图。

图2为本实用新型所述的基于微生物燃料电池的自供电电路设计中自供电流程示意图。

图3 为本实用新型所述的基于微生物燃料电池的自供电电路设计中最佳功率点跟踪电路示意图。

图4为本实用新型所述的基于微生物燃料电池的自供电电路设计中数字信号处理器工作流程示意图。

图5 为本实用新型所述的基于微生物燃料电池的自供电电路设计中升压电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。