[实用新型]一种尿液微生物燃料电池用于发电照明的装置

说明书

本实用新型公开了一种尿液微生物燃料电池用于发电照明的装置，属于微生物燃料电池领域。包括小便池、进液池、微生物燃料电池堆、能量采集器、磷酸铁锂柱形蓄电池等，从小便池处收集未稀释的尿液；然后输送到一个进液池，尿液被自动连续补给到微生物燃料电池堆系统中；能量采集器收集能量；电压储存于磷酸铁锂柱形蓄电池中；利用变压器将电池的高电压降低为低电压，用来运行小便池的内部照明，以便在白天以外的时间使用。本实用新型以尿液为基质的微生物燃料电池，尿液含有可降解有机物质，具有高的导电性和缓冲能力，实现废水处理的同时开拓了尿液资源的再利用，此发电装置可用于分散地区并达到自动化照明的效果，从而进一步节约水电资源。

技术领域

本实用新型涉及微生物燃料电池领域，更具体地说，涉及一种尿液微生物燃料电池用于发电照明的装置。

背景技术

微生物燃料电池(MFCs)是能量转换器，它将有机物质直接转变为电能，可以应用于污水处理，实现废水处理的同时直接获得电能。近年来，随着该领域研究的不断深入，逐渐形成自分层无膜微生物燃料电池(SSM-MFCs)，而氧气因其可用性和高氧化还原性作为阴极最常见的电子受体，将阴极放置在顶部，阳极被放在底层。这样的微生物燃料电池系统减少了成本和复杂性，降低了功率密度损失。在实际应用中，将多个单元堆叠起来，可以达到有效的功率水平，更具有规模化的能力。

在市政污水中，人类尿液占总体积比例很低，但却贡献了大部分的COD和氮磷等污染物。目前，尿液主要作为了肥料的使用或鸟粪石等产品的生产，很少关注于尿液的资源回收，因此从实施的角度出发，重点研究尿液回收产生的能量。以尿液作为燃料，它含有可降解的多种物质，具有高的导电性和缓冲能力。而且未混合的尿液没有与粪便产生交叉污染，不会对电极表面的微生物菌落造成较大的冲击。对尿液直接进行处理，能够缓解城市污水处理厂的COD与N、P营养超负荷的难题，缩短水力停留时间，减少能量需求。以尿液作为燃料驱动微生物燃料电池，在去除有机物、氮素等污染物的同时发电照明，使尿液得到可持续性管理与能源化利用。

中国发明专利，申请公布号：CN 105780882 A，申请公布号：20160720，本发明公开了一种一体式节能减排的男厕小便池，其包括男士小便池，在它的上方设置洗手盆，洗手盆的出水口与小便池的冲水口相联通，将收集的尿液进行氧化还原反应分解为二氧化碳、氮气以及水，不仅解决了氨气对管道的腐蚀，还对氧化还原反应中产生的电能进行收集，并供给系统中其他电气模块使用，达到自给供电的效果，从而节约了电资源。该发明所述的一体式节能减排的装置，结构简单，操作方便，避免将洗手池与小便池分离开使用，节约了资源。其不足之处在于：支路和电路开关模块较多，管理和维修复杂，且装置需要连通水电路，不适合在分散、无水的地区使用。

中国实用新型专利，授权公告号：CN 203160380 U，授权公告日：20130828，公开了一种公厕发电装置，包括小便池，在小便池上端通过管道连接清洗液储水箱，下端通过管道连接电解池，电解池中的发电极板通过导线连接在蓄电池上。该实用新型专利将尿液收集起来作为原电池反应的电解质溶液，变废为宝，符合绿色环保的主题。其不足之处在于：电极板维护复杂，系统成本较高。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有分离的微生物燃料电池系统，虽然可以有效地处理尿液中的铵，同时通过消耗有机物产生电能，但也导致厌氧氨氧化的发生，使得硝酸盐积累的问题。本实用新型提供一种尿液微生物燃料电池用于发电照明的装置，将微生物燃料电池技术扩大到室外实际应用中，利用多个小型微生物燃料电池的串并联和自分层柱状模型，在保证除铵的基础上，增加总功率的输出，可将电能储存用于实际照明。

2.技术方案

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。