[发明专利]一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置及其产电方法

权利要求书

1.一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置，包括阳极室(2)和阴极室(4)，所述阳极室(2)与阴极室(4)通过上下两个质子交换膜(3)隔开，其特征在于，该产电装置还包括：

可导电的中空纤维膜组件(1)，设于阳极室(2)内作为电极材料；

气体钢瓶(13)，通过导气管与中空纤维膜组件(1)相连，用于持续向微生物燃料电池提供气体底物甲烷；

碳粘(5)，设于阴极室(4)内作为电极材料；

参比电极(8)，安装于阳极室(2)上且其末端伸入阳极室(2)中；

出气口(9)，设置于阳极室(2)的顶部，用于多余气体的排出；

pH计(10)，安装于阳极室(2)的侧壁上且其监测端伸入阳极室(2)中，用于监测阳极室(2)中的pH；

蠕动泵(12)，其输入端与输出端分别与阳极室(2)相连通，用于驱动阳极室(2)内液体进行内循环；

温度计(6)，安装于阴极室(4)上且其测温端伸入阴极室(4)中，用于监测阴极室(4)内的温度；

稳压阀(11)，安装于与气体钢瓶(13)相连的导气管上；

上述阳极室(2)和阴极室(4)通过导电线(14)与外电阻(7)连接形成一个通路。

2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置，其特征在于，所述中空纤维膜组件包括中空纤维膜丝(1-1)、碳纤维(1-2)、中空固定块(1-3)与实心固定块(1-4)，所述中空固定块(1-3)与实心固定块(1-4)之间均匀设置有中空纤维膜丝(1-1)，所述中空纤维膜丝(1-1)的上端与中空固定块(1-3)内部空腔相通，其下端固定于实心固定块(1-4)上，所述中空固定块(1-3)通过导气管与外部气体钢瓶(13)相连，每根中空纤维上均缠绕有碳纤维(1-2)，所述碳纤维(1-2)的上端裹成一束与导电线(14)相连。

3.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置，其特征在于，所述中空纤维膜丝(1-1)共有48根，由聚偏二氟乙烯制成，中空纤维膜丝(1-1)的总外表面积为0.01m²。

4.根据权利要求2或3所述的一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置，其特征在于，所述中空纤维膜丝(1-1)总外表面积50％缠绕有碳纤维(1-2)，用于导电。

5.根据权利要求4所述的一种中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置，其特征在于，所述中空固定块(1-3)与实心固定块(1-4)之间设置有两组固定螺杆(1-5)，用于限制中空固定块(1-3)与实心固定块(1-4)之间的间距。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的中空纤维膜组件作为甲烷驱动的微生物燃料电池阳极的产电装置的产电方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)：向微生物燃料电池的阴极室注入电解液；

2)：向微生物燃料电池的阳极室注入反硝化厌氧甲烷氧化富集菌群、厌氧矿物盐培养基与氮源；

3)：从中空纤维膜组件的内腔连续不断地向微生物燃料电池提供甲烷作为底物进行产电。

7.根据权利要求6所述的产电方法，其特征在于，所述电解液为20mM的铁氰化钾溶液。