[发明专利]一种基于微生物燃料电池的传感器系统及优化方法和应用

权利要求书

1.一种基于微生物燃料电池的传感器系统，其特征在于，包括在换热器旁流管道(1)的一侧设有传感器反应装置(2)，在所述换热器旁流管道(1)与传感器反应装置(2)之间安装预处理室(3)，在换热器旁流管道(1)的上方设置电磁阀(4)。

2.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水系统换热器泄漏预警监测装置，其特征在于，所述传感器反应装置(2)为双室MFC传感器，所述传感器的阳极为碳刷，阴极为圆形碳毡。

3.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水系统换热器泄漏预警监测装置，其特征在于，所述预处理室(3)内安装超声装置或充氮装置。

4.一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，采用权利要求1所述的装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对传感器反应装置(2)进行驯化

采用营养液对传感器反应装置(2)在30℃恒温驯化，连接外部500Ω电阻，直到传感器反应装置(2)的输出电压达到两天及两天以上处于电信号稳定阶段，即完成驯化过程；

步骤2、对步骤1中驯化后的传感器反应装置(2)进行参数优化：

步骤2.1、采用最大功率法确定传感器反应装置(2)最佳外接电阻；

步骤2.2、根据步骤2.1得到的最佳外接电阻，在传感器反应装置(2)上负载最佳外接电阻，通过电化学工作站的线性扫描伏安法模块(LSV)，确定传感器反应装置(2)最大功率下的最大输出电压；

步骤2.3、采用安培-时间曲线法对传感器反应装置(2)的电信号进行采集，确定传感器反应装置(2)最佳响应时间下的最佳进样流量，即完成传感器系统的优化。

5.根据权利要求4所述的一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，其特征在于，所述传感器反应装置(2)为双室MFC传感器，所述传感器的阳极为碳刷，阴极为圆形碳毡。

6.根据权利要求4所述的一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，其特征在于，所述步骤1中营养液为磷酸缓冲液和维生素溶液的混合溶液，磷酸缓冲液的浓度为50mmoL/L，维生素溶液的浓度为5mL/L，所述维生素溶液占营养液总质量的0.5％。

7.根据权利要求5所述的一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，其特征在于，所述步骤2.1中具体操作过程为：设定电磁阀(4)的进样量为45mL/h，断开外接电阻，再连接电阻箱，所述电阻箱的阻值为50Ω、100Ω、200Ω……2000Ω，改变电阻箱的阻值，根据公式(1-1)计算得到双室MFC传感器(2)最大功率下的电阻值，即为最佳外接电阻；

所述最佳外接电阻的阻值为1000Ω。

8.根据权利要求7所述的一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，其特征在于，所述步骤2.2按照以下步骤具体进行：

通过电磁阀(4)控制步骤1中完成驯化的双室MFC传感器(2)的进样量，并经过预处理室(3)充氮或者超声除去进样水中的氧气，在单室MFC传感(2)外部循环电路负载1000Ω电阻，通过电化学工作站的线性扫描伏安法模块LSV，并绘制双室MFC传感器(2)稳态工作下的极化曲线和功率密度曲线，确定双室MFC传感器(2)最大功率下的最大输出电压；

所述传感器反应装置(2)最大功率下的最大输出电压为1.05mV～1.22mV。

9.根据权利要求4所述的一种基于微生物燃料电池的传感器系统的优化方法，其特征在于，所述步骤2.3中，利用所述电磁阀(4)将传感器反应装置(2)的进样量依次设置为30mL/h、50mL/h、70mL/h，通过电化学工作站采集传感器反应装置(2)的电信号，确定传感器反应装置(2)最佳响应时间下的最佳进样流量；

所述最佳进样流量为50mL/h；所述电化学工作站为科斯特CS350。

10.一种基于微生物燃料电池的传感器系统在循环冷却水系统换热器泄漏的应用。