申请日2005.06.03
公开(公告)日2008.07.23
IPC分类号C02F3/30; H01M8/16
摘要
一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池，属于微生物燃料电池技术领域。为了更加经济合理地在去除废水中有机物的同时产生电能，本发明公开了一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池，包括内部装有有机废水和厌氧微生物的阳极池，位于阳极池内部的阳极，以及固定于阳极池开口端的阴极;阳极池与空气隔绝，内部为厌氧环境，细菌新陈代谢时，氧化废水中的有机物夺得电子并产生质子，电子通过阳极、外电路到达阴极，同时质子也到达阴极，阴极外侧直接与空气接触，空气中的氧气可自然扩散到阴极内侧，与质子、电子结合生成水。本发明无须外加动力来提高阴极表面的氧气含量，无须投加电子转移介体，并且阳极池无需氮气吹脱就能很好的维持厌氧状态。
权利要求书
1.一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池，其特征在于：所述单池式微生物电池包 括内部装有有机废水和厌氧微生物的阳极池，位于所述阳极池内部的阳极，固定于所述阳极 池开口端的阴极以及热压于阴极内侧表面的质子交换膜;所述阳极池与空气隔绝，内部为厌 氧环境;所述阴极的外侧直接与空气接触，空气中的氧气自由扩散到达所述阴极内侧。
2.根据权利要求1所述的单池式微生物电池，其特征在于：所述阳极采用碳布。
3.根据权利要求1所述的单池式微生物电池，其特征在于：所述阴极采用碳布。
说明书
一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池
技术领域
本发明涉及一种可以在去除废水中有机物的同时，获得电能的装置，属于微生物燃料电 池技术领域。
背景技术
微生物燃料电池是利用微生物将有机物质转变为电能的装置。目前大多的微生物燃料电 池都是双池式的，包括阳极池和阴极池，两池间由质子交换膜隔开，在处于厌氧状态的阳极 池中，微生物将基质氧化产生电子，电子首先被传递到阳极上，然后通过外电路到达阴极， 同时质子透过质子交换膜传递到阴极;在高溶解氧的阴极池中，氧气、质子和电子结合生成 水。
由于微生物细胞含有不导电物质，因此电子难以从正常的微生物电子传递链透过细胞膜 传递到电极，解决这一问题的主要方法是向阴极室中加入氧化还原分子作为电子转移介体， 但这些介体通常是有毒化合物并且价格较高，如将这种燃料电池应用于实际的废水处理并不 经济。
近几年，研究人员发现，电子可以直接穿透某些还原铁细菌的细胞膜到达电极表面，不 需要外加介体就能够获得较好的产电及有机物去除效果，研究显示在大多数废水处理装置中 均含有这类铁还原细菌，并且在微生物燃料电池中这些细菌可以被富集培养起来。
在金炳弘等人的专利(公开日为2002年8月14日，公开号为CN1364146A)中的生物 燃料电池就是双池式的燃料电池，虽然该燃料电池不需要添加电子转移介体，但是为了维持 阳极池的厌氧和阴极池的高溶解氧状态，需要不断的向阳极池通入氮气，向阴极池通入氧气， 加大了电池的运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的微生物燃料电池，可以更加经济合理地在去除废水中有 机物的同时产生电能。
根据本发明，上述目的可以通过无电子转移介体的单池式微生物电池来实现。本发明的 技术方案如下：
一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池，其特征在于：所述单池式微生物电池包括 内部装有有机废水和厌氧微生物的阳极池，位于所述阳极池内部的阳极，以及固定于所述阳 极池开口端的阴极;所述阳极池与空气隔绝，内部为厌氧环境;所述阴极的外侧直接与空气 接触，空气中的氧气自由扩散到达所述阴极内侧。
上述方案的一种改进为：所述微生物电池还包括热压于所述阴极内侧表面的质子交换膜。
本发明所述的单池式微生物电池，无须外加动力来提高阴极表面的氧气含量，无须投加 电子转移介体，并且与空气隔绝的阳极池无需氮气吹脱就能够很好的维持厌氧状态。利用本 发明所述的微生物电池可以更加经济地去除废水中的有机物同时获得电能。