[实用新型]一种双相生物阴极微生物燃料电池

说明书

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种双相生物阴极微生物燃料电池，包括阳极、阴极、导流管和反应容器；所述反应容器为圆柱形，材料采用透光材料，所述阳极为矩形碳毡，置于反应容器底部；所述阴极为十字交叉的矩形碳毡，置于反应容器的上部，阴极分为分成固相功能区和液相功能区，液相功能区浸入液面，固相功能区位于液面以上，且固相功能区和液相功能区之间的面积比为3:1‑4:1，所述液相功能区与阳极构成回路，且所述阳极和固相功能区之间连接有定值电阻及万用表，所述导流管为十字型塑料四通管，与阴极对应，并位于其正上方。本实用新型结构简单、成本低廉、操作方便，在收获电能的同时实现废水的高效处理。

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种双相生物阴极微生物燃料电池。

背景技术

微生物燃料电池（MFC）由于节能、绿色、环保在很多方面有着广泛的应用潜力，尤其是在废水处理领域，近年来已受到越来越多的关注。目前，MFC以两种类型为主导：双室和单室。传统的双室MFC需使用价格昂贵的质子交换膜，导致内阻增加，削弱了输出功率；单室MFC具有结构简单、操作成本低等优点，却也存在电极材料受限、传质差以及阴极反应效率低等缺陷。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种双相生物阴极微生物燃料电池，结构简单、成本低廉、操作方便，在收获电能的同时实现废水的高效处理。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种双相生物阴极微生物燃料电池，包括阳极、阴极、导流管和反应容器；所述反应容器为圆柱形，材料采用透光材料，所述阳极为矩形碳毡，置于反应容器底部；所述阴极为十字交叉的矩形碳毡，置于反应容器的上部，阴极分为分成固相功能区和液相功能区，液相功能区浸入液面，固相功能区位于液面以上，且固相功能区和液相功能区之间的面积比为3:1-4:1，所述液相功能区与阳极构成回路，且所述阳极和固相功能区之间连接有定值电阻及万用表，所述导流管为十字型塑料四通管，与阴极对应，并位于其正上方，导流管中心上部与循环液管及电子受体废水进水管相连，还包括分别存放处理后的废水、作为电子受体的废水、作为电子供体的废水的一号贮液罐、二号贮液罐、三号贮液罐，以及用于将三号贮液罐中的电子供体废水送入阳极区的一号蠕动泵、用于将二号贮液罐中的电子受体废水及循环液分别送入导流管的三号蠕动泵和二号蠕动泵。

进一步地，所述反应容器的直径为8cm，高30cm，壁厚0.5cm，材料采用有机玻璃。

进一步地，导流管为中通塑料管，长3.5cm，直径0.5cm，位于阴极正上方，与阴极距离小于1cm。

进一步地，所述阳极顶部与阴极底部相距1-3cm。

进一步地，所述阳极采用7cm×7cm的碳毡，厚0.4cm，直立于反应容器底部，由钛丝从中间穿过，钛丝一端固定在内壁上，另一端穿出内壁与铜线连接。

进一步地，每个阴极碳毡从中间切掉3.5cm×0.4cm后，彼此穿叉构成十字型，钛丝与其中一个碳毡连接，钛丝一端固定在内壁上，另一端穿出内壁与铜线连接。

本实用新型与现有MFC相比，具有如下优点：

1）本实用新型主体结构为圆柱型，采用有机玻璃，且内部无任何复杂构件，达到了低加工难度、低制造成本、抗腐蚀的效果。

2）本实用新型采用了单室、无膜、生物阴极，有效解决了离子交换膜和金属催化剂易受污染及失活的难题，实现了长期稳定运行及易于放大的目的。

3）本实用新型的阴极采用双相形式，固相直接与废水（电子受体）接触，有效发挥生物膜的催化作用，极大提高了阴极的催化还原效率。

4）本实用新型采用底部、顶部同时且分开进水，中间出水及内循环操作方式，获得了比较高效的废水处理效果。

附图说明