[实用新型]一种无隔膜微生物燃料电池装置

说明书

本实用新型提供了一种无隔膜微生物燃料电池装置，包括阳极、阴极和反应容器，反应容器包括反应室和容器壁，容器壁的材料为透光材料；阳极为碳毡，阳极设置在反应室内；阴极嵌合在容器壁的侧壁上使得阴极的一个侧面裸露在反应室内且阴极的另一个侧面裸露在反应容器外，阴极由内至外依次包括催化层、碳布层、碳基层和扩散层，阴极的催化层裸露在反应室内，所述阴极的扩散层裸露在反应容器外，扩散层为固化的疏水高分子有机物涂层。本实用新型的无隔膜微生物燃料电池装置，不设置质子交换膜，阴极通过在碳基层上设置扩散层，避免了水分损失，而且能够控制合适量的氧气透过扩散层传送到催化层，提高阴极还原反应的效率，提高了库伦效率。

技术领域

本实用新型涉及生物电化学技术领域，具体涉及一种无隔膜微生物燃料电池装置。

背景技术

严重的能源短缺和环境污染问题是要实现更高速现代工业发展所不能忽视的问题。环境问题影响着人类的生存和发展，同时与生态平衡密切相关。随着人类工业化的不断发展，能源的过度开发和污染物的肆意排放对环境造成了严重的破坏，人类开始聚焦于探索新的清洁能源。通过微生物降解是常见的去除有机污染物的方法，部分产电细菌在降解有机物时能产生微量电能。受此启发，微生物燃料电池受到越来越多人的关注。

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）是利用微生物在阳极降解废水中的有机物，还原产生的质子和电子通过质子交换膜或者外电路到达阴极发生还原反应。与传统燃料电池相比，MFC在净化污水的同时能够产生电能，并且不带来二次污染。MFC是一种能够将生物能直接转换为电能的装置，具有维护成本低、操作条件温和、生物相容性好等优点，是一种高效新型电化学技术。

虽然MFC在未来具有良好前景，但是它的输出功率较低，材料成本较高，仍然不能得到广泛应用。MFC的高成本很大一部分来源于昂贵的质子交换膜，而且质子交换膜会阻碍质子的传输或化学物质的扩散，导致电池内阻的增加，严重削弱了微生物燃料电池的功率输出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种无隔膜微生物燃料电池装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种无隔膜微生物燃料电池（MFC）装置，所述电池装置包括阳极、阴极和反应容器，所述反应容器包括反应室和容器壁，所述容器壁的材料为透光材料；

所述阳极为碳毡，所述阳极设置在所述反应室内；

所述阴极固定在所述容器壁的侧壁上使得所述阴极的一个侧面裸露在所述反应室内且所述阴极的另一个侧面裸露在所述反应容器外，所述阴极由内至外依次包括催化层、碳布层、碳基层和扩散层，所述阴极的催化层裸露在所述反应室内，所述阴极的扩散层裸露在所述反应容器外，所述扩散层为固化的疏水高分子有机物涂层。