[发明专利]基于生物电化学的反向电渗析系统原位还原二氧化碳的设备及其使用方法

说明书

基于生物电化学的反向电渗析系统原位还原二氧化碳的设备及其使用方法，它涉及一种在阴极还原二氧化碳的设备及其使用方法。本发明提供一种利用污水中的化学能和浓淡水的盐差能原位还原二氧化碳的设备。设备包括阴极室、反向电渗析装置、阳极室、二氧化碳出气管、阴极参比电极、二氧化碳进气管、阴极工作电极、外接电阻、阳极工作电极和阳极参比电极；二氧化碳出气管、阴极参比电极、二氧化碳进气管和阴极工作电极设置在阴极室，阳极工作电极和阳极参比电极设置在阳极室，连接外接电阻的导线将阳极工作电极与阴极工作电极连接；反向电渗析装置设置在阴极室和阳极室之间。使用方法：一、阳极微生物的培养；二、准备阶段；三、正常运行。

技术领域

本发明属于能源自驱动还原二氧化碳缓解温室气体领域，具体涉及一种在阴极还原二氧化碳的设备及其使用方法。

背景技术

改革开放以来，随着经济的高速发展，由于经济发展方式粗放、产业结构和布局不合理以及保护环境基础设施落后随之而带来的一系列的环境问题例如大气污染和水体污染。据资料显示，在全球范围内有将近80％的污水在没有收到任何处理过程就直接排放大量的污染物的排放对水体造成了严重的污染，破坏了原有的生态系统，对人类的健康构成了重要的威胁。目前常用的水处理工艺大多为活性污泥法及其变形式工艺，例如AO、AAO法、氧化沟等。它们通过好氧微生物降解污水中有机物的方式达到处理废水的目的，为了保证微生物的活性以及其与污染物的充分接触需要曝入大量的气体，从而使污水厂成为了耗能大户，此外，污水厂在处理在废水的同时会排放大量的二氧化碳温室气体，据估计，2003-2008年我国污水处理过程中直接排放的温室气体量从0.53亿吨二氧化碳当量增加到了2009年0.75亿吨二氧化碳当量，事实上，污水中蕴含着大量的化学能。理论上，1kgCOD完全氧化能产生3.86kWh的电能。近几年新出现的生物电化学技术可以利用微生物对有机物的降解达到同时净化污水以及产电的作用。该工艺操作简单、产泥量低、可在常温下进行、适合对浓度不同的废水处理，相比于传统的水处理工艺具有一定的优势。微生物电化学系统能利用阳极腔室内的微生物氧化水中的污染物质进而产生电子，该电子通过外电路传递在阴极形成回路。该系统不需要外界提供能量、产泥量低、所产生的能量可以被收集起来作为电催化强化去除污染物以及一些其他用处。海洋能是一种蕴藏于海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海水盐差能等。其中盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源，根据吉布斯自由能可以计算出海水与1m³的河水混合的理论上能产生2.3MJ的能量。这种绿色的干净的盐差能数量巨大，根据文献的报道，在全世界范围内可供利用的盐差能约为2.6TW，国内可供利益的盐差能约为0.1TW。

发明内容

本发明提供一种利用污水中的化学能和浓淡水的盐差能原位还原二氧化碳的设备，基于生物电化学的反向电渗析系统原位还原二氧化碳的设备及其使用方法。

基于生物电化学的反向电渗析系统原位还原二氧化碳的设备，包括阴极室、反向电渗析装置、阳极室、二氧化碳出气管、阴极参比电极、二氧化碳进气管、阴极工作电极、外接电阻、阳极工作电极和阳极参比电极；

二氧化碳出气管、阴极参比电极、二氧化碳进气管和阴极工作电极设置在阴极室中，阳极工作电极和阳极参比电极设置在阳极室中，利用导线将阳极工作电极与阴极工作电极连接，且在导线上设置外接电阻；

反向电渗析装置设置在阴极室和阳极室之间；