[发明专利]利用具有高还原电位的电子受体的微生物燃料电池和利用该微生物燃料电池生产电能的方法

说明书

本发明涉及一种利用具有高还原电位的电子受体的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，更具体地，涉及一种如下的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，在所述微生物燃料电池中，将具有高还原电位的电子受体溶液用作还原电解质，将作为电子供体的有机物溶液用作氧化电解质，还原的还原电解质在电解池中通过电解得以再生并再次供应为还原电解质，并且包括设有一个以上的O形圈以防止泄漏的隔膜，在电解中产生的氢气可以供应到燃料电池以生产额外的电能，从而可以以有效的成本生产高电力，并且将如太阳能电能等的从现有的发电系统产生的能量或从微生物燃料电池产生的电力用于电解，因此可以显著提高能量利用率，并且可以提高燃料电池的寿命。

技术领域

本发明涉及一种利用具有高还原电位的电子受体的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，更具体地，涉及一种如下的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，在所述微生物燃料电池中，将具有高还原电位的电子受体溶液用作还原电解质，将作为电子供体的有机物溶液用作氧化电解质，还原的还原电解质在电解池中通过电解得以再生并再次供应为还原电解质，并且包括设有一个以上的O形圈以防止泄漏的隔膜，在电解中产生的氢气可以供应到燃料电池以生产额外的电能，从而可以以有效的成本生产高电力，并且将如太阳能电能等的从现有的发电系统产生的能量或从微生物燃料电池产生的电力用于电解，因此可以提高能量利用率，并且可以提高燃料电池的寿命。

背景技术

在过去的几十年中，微生物燃料电池(MFC)作为可持续的替代能源生产以及作为用于水处理和去除污染的有用的资源被研究。MFC将储存在可生物降解的物质中的化学能转化为有用的电能。

此外，电流可以用于许多其他功能，包括使微生物电解池运行或在微生物净化池中进行水的净化(Wang,H.；Ren,Z.J.A comprehensive review of microbialelectrochemical systems as a platform technology.Biotechnol.Adv.2013,31(8),1796-1807；Harnisch,F.；Schroder,U.From MFC to MEC:Chemical and biologicalcathodes and their potential for microbial bioelectrochemicalsystems.Chem.Soc.Rev.2010,39(11),4433-4448.)。

Ioannis Ieropoulos也报道了与能量的获得或利用相关的应用(I.A.Ieropoulos,C.Melhuish,J.Greenman.Artificial metabolism towards trueenergetic autonomy in artificial life.European conference in artificiallife.Lect.Notes Artif.Intell.,2801(2003),pp.792-799)。

据报道，它们是第一款由注入葡萄糖的MFC直接供电的机器人，而不利用现有电源的其它形式。

尽管获得了这些有希望的结果，但由于一些限制，MFC难以取得进展。

MFC的电力生产取决于如脂质的形式、产电微生物、电路电阻、电极材料、反应器形式和电子受体等的各种因素(Deniz Ucar,Yifeng Zhang,and Irini Angelidaki.AnOverview of Electron Acceptors in Microbial Fuel Cells.Front Microbiol.2017；8:643；Pant D,Van Bogaert G,Diels L,Vanbroekhoven K.A review of the substratesused in microbial fuel cells(MFCs)for sustainable energy production.BioresourTechnol.2010Mar；101(6):1533-43.)。