專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種光合微生物燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于微生物燃料電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種可以處理重金屬/有機(jī)物復(fù)合污染物廢水同時(shí)獲得電能，并培養(yǎng)收獲光合微生物(藻類(lèi)、光合細(xì)菌)，且產(chǎn)生沼氣、氫氣的裝置。
背景技術(shù)：
：微生物燃料電池(MicrobialFuelCell)是以微生物(Microbe)作為催化劑，將燃料如糖、有機(jī)酸等的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這種裝置具有雙重功能，即一方面可以處理污水，另一方面還可以利用污水中的有害廢物作為原料發(fā)電。由于微生物燃料電池的這種自身潛在的優(yōu)點(diǎn)使人們對(duì)它的發(fā)展前景很是看好，但是要做為電源用于實(shí)際生產(chǎn)與生活還比較遙遠(yuǎn)。其主要原因是輸出功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際要求。目前質(zhì)子交換膜燃料電池的功率密度可達(dá)3W/cm2，而生物燃料電池的功率密度還達(dá)不到lmW/cm2，可見(jiàn)兩者差距之大。制約生物燃料電池輸出功率密度的最大因素是電子傳遞過(guò)程。由于代謝產(chǎn)生的還原性物質(zhì)被微生物的膜與外界隔離，從而導(dǎo)致微生物與電極之間的電子傳遞通道受阻。盡管電池中的微生物可以將電子直接傳遞至電極，但電子傳遞量和傳遞速率很低。這是由于微生物細(xì)胞含有不導(dǎo)電物質(zhì)，因此電子難以從正常的微生物電子傳遞鏈透過(guò)細(xì)胞膜傳遞到電極，解決這一問(wèn)題的主要方法是向陰極室中加入氧化還原分子作為電子轉(zhuǎn)移介體，但這些介體通常是有毒化合物并且價(jià)格較高，如將這種燃料電池應(yīng)用與實(shí)際的廢水處理并不經(jīng)濟(jì)。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院的金炳弘等人申請(qǐng)了專(zhuān)利"一種用于廢水處理的使用廢水和活性污泥的生物燃料電池"(ZL00810805.6)，該發(fā)明使用廢水和活性污泥中的電化學(xué)活性微生物氧化廢水中所含的有機(jī)物。生物燃料電池包括僅次于生物燃料電池內(nèi)部的分別含導(dǎo)電介體的陰極隔室和陽(yáng)極隔室；安置在陽(yáng)極隔室中的陽(yáng)極；安置在陰極隔室中的陰極；和介于陰極隔室和陽(yáng)極隔室之間用于分隔陽(yáng)極隔室和陰極隔室的離子交換膜，其中的陽(yáng)極隔室含有有機(jī)廢水和活性污泥并在生物燃料電池的操作過(guò)程中維持厭氧條件。雖然該燃料電池不需要添加任何電子轉(zhuǎn)移介體，但是為了維持陽(yáng)極池的厭氧和陰極池的高溶解氧狀態(tài)，需要不斷的向陽(yáng)極池通入氮?dú)?，向陰極池通入氧氣，加大了電池的運(yùn)行成本。浙江大學(xué)劉宜勝等人申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利"微生物燃料電池"(200410066753.9),\這種微生物燃料電池的箱體內(nèi)分隔成陽(yáng)極腔體和陰極隔板，隔板上有孔，孔上設(shè)置有氫離子選擇膜，陽(yáng)極腔體內(nèi)有由葡萄糖、磷酸二氫鈉和亞甲基藍(lán)(介體)配置的溶液，陽(yáng)極腔體上蓋有密封蓋，密封蓋上固定有陽(yáng)極石墨棒，陽(yáng)極石墨棒的一端伸入陽(yáng)極腔體內(nèi)浸于溶液中，該端具有蜂窩狀小孔，蜂窩狀小孔中置有啤酒酵母菌及其培養(yǎng)基，陰極腔體內(nèi)盛有由鐵氰化鉀和延胡索酸亞鐵配置的溶液，在陰極腔體上蓋有端蓋，端蓋上固定有陰極石墨棒，陰極石墨棒的一端伸入陰極腔體內(nèi)浸于腔體的溶液中。上述兩個(gè)專(zhuān)利的微生物燃料電池由陰極室和陽(yáng)極室組成，陽(yáng)極都由介體來(lái)傳遞電子。介體的價(jià)格非常昂貴，而且需要經(jīng)常補(bǔ)充，相對(duì)于生物燃料電池提供的功率，添加介體所付出的成本極高。且很多氧化還原介體有毒，使其不能在從有機(jī)物中獲得能量的開(kāi)放環(huán)境中使用。因此有氧化還原介體的微生物燃料電池不適于用做一種簡(jiǎn)單的長(zhǎng)期能源。且浙江大學(xué)專(zhuān)利所用的酵母菌的培養(yǎng)基需將陽(yáng)極取出定時(shí)添加，操作不便，而且應(yīng)用范圍小。除此而外，還有其他形式的微生物燃料電池報(bào)導(dǎo)，但總體上所采用的微生物都是利用有機(jī)物為底物傳遞電子，不能直接利用方便易得、供應(yīng)充足的太陽(yáng)能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有微生物燃料電池所采用的微生物都是利用有機(jī)物為底物傳遞電子，不能直接利用方便易得、供應(yīng)充足的太陽(yáng)能的問(wèn)題。利用光能微生物燃料電池可培養(yǎng)藻并收集電能；利用該裝置，光合微生物生長(zhǎng)繁殖的同時(shí)，處理生活和工業(yè)有機(jī)廢物、重金屬?gòu)U水，且輸出電能提高，利于藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖，還可生產(chǎn)沼氣、氫氣。這種光合微生物燃料電池既為人類(lèi)增加了一種能源方向，又可解決有機(jī)物、重金屬污染問(wèn)題，同時(shí)收獲藻類(lèi)，生產(chǎn)沼氣、氫氣。一種光合微生物燃料電池，包括陰極室10和陽(yáng)極室9,陰極室10和陽(yáng)極室9通過(guò)質(zhì)子交換膜6連接，質(zhì)子交換膜與兩極室之間夾有真空墊5以保持密封。陰陽(yáng)極室均帶有通氣口2、進(jìn)料口7及取樣口8，上部均開(kāi)口暴露于空氣中形成好氧狀態(tài)。陽(yáng)極室?guī)в腥饪趌，收取H2、CH4。陽(yáng)極室內(nèi)的石墨電極ll與陰極室內(nèi)石墨電極12通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與外部負(fù)載電阻3連接。陰陽(yáng)極室裝入陰極緩沖液，陽(yáng)極室裝入陽(yáng)極緩沖液及培養(yǎng)基。石墨電極預(yù)先放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行光合微生物富集，形成成熟生物膜后，將吸附光合微生物4，形成成熟生物膜的陽(yáng)極插入陽(yáng)極室。有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水可由陽(yáng)極室的進(jìn)料口加入，鐵氰化鉀可由陰極進(jìn)料口加入。本發(fā)明提供的無(wú)電子轉(zhuǎn)移介體光合微生物燃料電池，光合微生物吸附在陽(yáng)極表面，進(jìn)行光合作用生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，釋放出電子和質(zhì)子。光合微生物將電子轉(zhuǎn)移給陽(yáng)極，再通過(guò)外電路傳遞到陰極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極，電子、質(zhì)子與空氣中的氧結(jié)合生成水。電極間的電子轉(zhuǎn)移使電極間產(chǎn)生電壓，為外部電路供能。陽(yáng)極在光合微生物在降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水時(shí)，產(chǎn)生氫氣和甲烷，可收集使用。并可定期收獲藻類(lèi)。陽(yáng)極室接入的是可以進(jìn)行光合作用的微生物4，如小球藻、螺旋藻、魚(yú)腥藻以及光合細(xì)菌等等。這種微生物接入陽(yáng)極，無(wú)需另外添加養(yǎng)料，其本身就可以維持一定的電池電壓，本裝置的電壓為0.09-0.2V,隨著陰極加入鐵氰化鉀的量，陽(yáng)極板的面積、數(shù)量的不同，電壓值有所不同。光合微生物在陽(yáng)極室進(jìn)行光合作用繁殖生長(zhǎng)，可定期收獲光合微生物，如小球藻、螺旋藻、魚(yú)腥藻等等。陽(yáng)極中的光合微生物進(jìn)行光合作用和生長(zhǎng)繁殖的同時(shí)，可處理有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，提高電能的輸出，利于藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖。光合微生物在降解有機(jī)廢水的同時(shí)可生產(chǎn)沼氣、氫氣，提高太陽(yáng)能利用率。質(zhì)子交換膜使用前需要依次在30%H2O2、0.5mol/L}^04及去離子水中煮沸1h，然后保存在去離子水中備用。電極均為未拋光的高純石墨電極，使用前用lmolHCl浸泡去處雜質(zhì)離子，使用后再用1.0mol/L的NaOH浸泡以除去其表面吸附的細(xì)胞。石墨電極處理后，置于小球藻培養(yǎng)器皿中進(jìn)行藻的富集，以備用。陽(yáng)極緩沖液和陰極緩沖液，及光合微生物培養(yǎng)基需121。C滅菌15分鐘，備用。光合微生物生長(zhǎng)溫度在0-8(TC之間，最佳的溫度在25-30'C，可以直接利用太陽(yáng)光，外光源光照強(qiáng)度0-106luX，最佳光照強(qiáng)度4.5X103-5X103lux。負(fù)載電阻為0-10MQ，隨著負(fù)載電阻的增加，電池電壓逐漸增大，但增長(zhǎng)速率逐漸放緩。但電池功率先增大后變小，在最佳負(fù)載電阻附近電池輸出功率最大，本裝置的最佳負(fù)載電阻在500-530Q,見(jiàn)圖2。光合微生物燃料電池發(fā)生如下的反應(yīng)光合作用092+//20~^;<0/20)+02(1)陽(yáng)極//2<9光解>2/T+l/26>2+2g_(2)jKO/20)+j;//2(9由則g咖訓(xùn)>3;C(92+4yiT+爭(zhēng)—(3)陰極6>2+4/T+4e———^"20(4)Fe(CA0r+e_——>尸e(C對(duì)(5)光合微生物燃料電池產(chǎn)生的電壓由兩部分組成一部分是光合微生物(微藻、光合細(xì)菌)進(jìn)行光合作用光解仏0，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的電子和質(zhì)子傳遞至陰極(公式(2));另一部分是外細(xì)胞代謝光合作用產(chǎn)生的碳水化合物的過(guò)程中，細(xì)胞膜外累積的細(xì)胞色素失去電子給陽(yáng)極(公式(3))，電子再通過(guò)外電路到達(dá)陰極。質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜傳到陰極，電子由外電路傳遞至陰極，與水中的氧生成水(公式(4))，加入鐵氰化鉀加速電子的傳遞，有利于提高電壓。本光合微生物燃料電池其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需添加電子轉(zhuǎn)移介體，無(wú)需通過(guò)外部動(dòng)力來(lái)提高陽(yáng)極表明微生物的燃料濃度，及陰極表面的氧氣含量，且陽(yáng)極無(wú)需另外添加養(yǎng)料以維持電池電壓，電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?？衫梦⑸镞M(jìn)行光合作用生長(zhǎng)繁殖過(guò)程的能量降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，提高電能的同時(shí)，可生產(chǎn)沼、氫氣。既利用光能養(yǎng)殖光合微生物的同時(shí)，可處理有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U物，獲得電能，生產(chǎn)沼氣、氫氣。圖1為光合微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。l.取氣口(H2、CH4);2.通氣口(空氣/02);3.負(fù)載電阻；4.光合微生物；5.真空墊；6.質(zhì)子交換膜；7.進(jìn)料口；8.取料口；9.陽(yáng)極室；IO.陰極室；ll.陽(yáng)極石墨電極；12.陰極石墨電極圖2為電池的電阻-輸出功率及電阻-電壓圖圖3為小球藻微生物燃料電池的電壓一時(shí)間曲線(xiàn)圖4為光合細(xì)菌微生物燃料電池的電壓一時(shí)間曲線(xiàn)(陽(yáng)極加入生活廢水)圖5為螺旋藻微生物燃料電池的電壓一時(shí)間曲線(xiàn)(陽(yáng)極加入某礦山有機(jī)廢物-重金屬?gòu)?fù)合廢水)具體實(shí)施例方式實(shí)施例一微生物采用小球藻(Chlorellavulgaris)，由河道取得的水樣進(jìn)行培養(yǎng)，利用水滴分離法分離所得。培養(yǎng)基成分(1L)如下表表l培養(yǎng)基配方表(1U<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>光合微生物燃料電池由陰極、陽(yáng)極兩個(gè)電極室構(gòu)成，通過(guò)質(zhì)子交換膜(Nation—17，Dupont)連接，質(zhì)子交換膜與兩極室之間夾有真空墊以保持密封，每個(gè)電極室可裝入1000ml溶液，陽(yáng)極板物理表面積75cm2，陽(yáng)極室加入陽(yáng)極緩沖液(表3)及上述的培養(yǎng)基，陰極室加入陰極緩沖液(表4)及鐵氰化鉀溶液。所有裝置均置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。生長(zhǎng)溫度在25-30'C，光照強(qiáng)度4.5X10lx，負(fù)載電阻確定為5腦。表3陽(yáng)極室緩沖液組成(/L)基本培養(yǎng)基KC10.1g，NH4C10.2g，NaH2P040.6gWolfe維生素溶液10ml,參見(jiàn)美國(guó)菌種庫(kù)ATCCmedium2433Wolfe礦物質(zhì)溶液lOrnl，參見(jiàn)美國(guó)菌種庫(kù)ATCCmedium2433NaCl2.9g緩沖劑NaHC032.5g表4陰極室緩沖液組成(/L)基本培養(yǎng)基KC10.1g，NH4C10.2g，NaH2P040,6g緩沖劑及電解質(zhì)Tric-HCl(最終pH7.0)，NaCl2.9g電極預(yù)先放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行小球藻富集，形成成熟生物膜后，將陽(yáng)極插入極室時(shí)，電壓迅速上升到0.2V左右，見(jiàn)圖3。當(dāng)鐵氰化鉀消耗完后，電池電壓下降至0.12V，且穩(wěn)定運(yùn)行。將電極更換為未接入小球藻的電極，電壓立即降至背景電壓，再次更換為原始電極時(shí)，電壓迅速上升到0.12V左右。表明電能的輸出小球藻，既光合微生物起決定性的作用。陰極再加入50mmol/L鐵氰化鉀溶液，電壓值迅速上升到0.2V。這是由于鐵氰化鉀中Fe"的還原速率比02氧化Fe2+的氧化速率快，可加速電子的傳遞速率，提高電能的輸出。反應(yīng)一段時(shí)間后，鐵氰化鉀消耗完，電池電壓值下降趨于穩(wěn)定。此時(shí)，注入50mmol/L鐵氰化鉀溶液，電壓值迅速上升。7天后即可從陽(yáng)極收獲小球藻5.1克。實(shí)施例2:光合細(xì)菌(photosyntheticbacteria簡(jiǎn)稱(chēng)PSB)分離于北京小月河，分離用培養(yǎng)基為有機(jī)物1.5-2g，(NH4)2S04lg，NaC12g，NaC035g，K異0.5g，MgS047H200.2g，蒸餾水1000mL，pH7.0，，溫度25-30。C光照培養(yǎng)。分離出的PSB成革蘭氏陰性反應(yīng)，呈單個(gè)細(xì)胞卵園和球形，菌落為玫瑰紅色，濕潤(rùn)光滑，菌體液體培養(yǎng)物為深紅色，液體培養(yǎng)后的菌懸液含單個(gè)菌量為2.6-2.8億個(gè)/mL，經(jīng)鑒定為Rhodobactersphaeroides,Rhodobacterpalustris,RhodobacterCapsulatus，Rhodospirillumrubrum等菌株。光合微生物燃料電池由陰極、陽(yáng)極兩個(gè)電極室構(gòu)成，通過(guò)質(zhì)子交換膜(Nation—117，D叩ont)連接，質(zhì)子交換膜與兩極室之間夾有真空墊以保持密封，每個(gè)電極室裝入1000ml溶液。陽(yáng)極板物理表面積90cm2，兩塊，串聯(lián)使用。陽(yáng)極室加入陽(yáng)極緩沖液(表3)及Zarrouk氏培養(yǎng)基，陰極室加入陰極緩沖液(表4)。所有裝置均置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。生長(zhǎng)溫度在25-30°C，光照強(qiáng)度4.9X103lx，負(fù)載電阻確定為530Q。電極預(yù)先放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行PSB富集，形成成熟生物膜后，將陽(yáng)極插入極室時(shí)，電壓迅速上升到0.25V左右，見(jiàn)圖4。將取自北京市高碑店污水處理廠沉淀池中的污水30ml，C0D=321.2mg/L，加入陽(yáng)極。電壓迅速升至0.31V左右，隨著污水的降解電壓不斷下降，COD也不斷下降。當(dāng)電壓降至0.25V時(shí)，再加入上述污水，電壓又迅速上升至0.31V，重復(fù)上述過(guò)程。處理5天污水的COD可由321.2rag/L降低到122.6mg/L，去除率達(dá)到61.8%,且產(chǎn)生氫氣1.6升。實(shí)施例3:光合微生物為螺旋藻，采用Zarrouk氏培養(yǎng)基，250mL三角瓶?jī)?nèi)加入150mL培養(yǎng)液，接種對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期螺旋藻，起始濃度750nm吸收值為0.05-0.1，呈微淡綠色，調(diào)整培養(yǎng)液pH值至10左右，THZ-82型恒溫?fù)u床振蕩器3(TC、24hcf'光照搖瓶培養(yǎng)。光合微生物燃料電池由陰極、陽(yáng)極兩個(gè)電極室構(gòu)成，通過(guò)質(zhì)子交換膜(Nation—117，Dupont)連接，質(zhì)子交換膜與兩極室之間夾有真空墊以保持密封，每個(gè)電極室裝入1000ml溶液。陽(yáng)極板物理表面積120cm2，陽(yáng)極室加入陽(yáng)極緩沖液(表3)及Zarrouk氏培養(yǎng)基，陰極室加入陰極緩沖液(表4)。所有裝置均置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。生長(zhǎng)溫度在25-3CTC，光照強(qiáng)度4.7Xl(nx，負(fù)載電阻確定為520Q。電極預(yù)先放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行螺旋藻富集，形成成熟生物膜后，將陽(yáng)極插入極室時(shí)，電壓迅速上升到O.18V左右，見(jiàn)圖5。將取自某礦山的金屬-有機(jī)復(fù)合廢水，其成份見(jiàn)表5，取20ml加入陽(yáng)極，電壓快速升至0.26V左右，隨著污水的降解電壓不斷下降，COD也不斷下降。當(dāng)電壓降至O.18V時(shí)，再加入上述污水，電壓又迅速上升至0.26V，重復(fù)上述過(guò)程。處理8天污水的COD可由820mg/L降低到125.8mg/L，去除率達(dá)到84.8%。8天后即可從陽(yáng)極收獲螺旋藻6.2克，且產(chǎn)生沼氣1升。表5金屬-有機(jī)物復(fù)合污染處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種光合微生物燃料電池，其特征包括陰極室(10)和陽(yáng)極室(9)，陰極室(10)和陽(yáng)極室(9)通過(guò)質(zhì)子交換膜(6)連接，質(zhì)子交換膜與兩極室之間夾有真空墊(5)以保持密封；陰陽(yáng)極室均帶有通氣口(2)、進(jìn)料口(7)及取樣口(8)，陰陽(yáng)極室上部均開(kāi)口暴露于空氣中形成好氧狀態(tài)；陽(yáng)極室?guī)в腥饪?1)，收取H2、CH4；陽(yáng)極室內(nèi)的石墨電極(11)與陰極室內(nèi)石墨電極(12)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與外部負(fù)載電阻(3)連接；陰陽(yáng)極室裝入陰極緩沖液，陽(yáng)極室裝入陽(yáng)極緩沖液及培養(yǎng)基；石墨電極預(yù)先放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行光合微生物富集，形成成熟生物膜后，將吸附光合微生物(4)，形成成熟生物膜的陽(yáng)極插入陽(yáng)極室；有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水由陽(yáng)極室的進(jìn)料口加入，鐵氰化鉀由陰極進(jìn)料口加入。2.如權(quán)利要求1所述一種光合微生物燃料電池，其特征是光合微生物吸附在陽(yáng)極表面，進(jìn)行光合作用生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，釋放出電子和質(zhì)子；光合微生物將電子轉(zhuǎn)移給陽(yáng)極，再通過(guò)外電路傳遞到陰極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極，電子、質(zhì)子與空氣中的氧結(jié)合生成水；電極間的電子轉(zhuǎn)移使電極間產(chǎn)生電壓，為外部電路供能；陽(yáng)極在光合微生物在降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水時(shí)，產(chǎn)生氫氣和甲垸，能收集使用；并能定期收獲藻類(lèi)。3.如權(quán)利要求1或2所述一種光合微生物燃料電池，其特征是陽(yáng)極室接入的光合微生物(4)是指小球藻、螺旋藻、魚(yú)腥藻以及光合細(xì)菌；這種微生物接入陽(yáng)極，無(wú)需另外添加養(yǎng)料；光合微生物在陽(yáng)極室進(jìn)行光合作用繁殖生長(zhǎng)，能定期收獲光合微生物，如小球藻、螺旋藻、魚(yú)腥藻；陽(yáng)極中的光合微生物進(jìn)行光合作用和生長(zhǎng)繁殖的同時(shí)，能處理有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，提高電能的輸出，利于藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖；光合微生物在降解有機(jī)廢水的同時(shí)能生產(chǎn)沼氣、氫氣，提高太陽(yáng)能利用率。4.如權(quán)利要求1所述一種光合微生物燃料電池，其特征是質(zhì)子交換膜使用前需要依次在30%H202、0.5mol/L仏504及去離子水中煮沸1h，然后保存在去離子水中備用；電極均為未拋光的高純石墨電極，使用前用1molHC1浸泡去處雜質(zhì)離子，使用后再用1.0mol/L的NaOH浸泡以除去其表面吸附的細(xì)胞；石墨電極處理后，置于小球藻培養(yǎng)器皿中進(jìn)行藻的富集，以備用。5.如權(quán)利要求1或2所述一種光合微生物燃料電池，其特征是光合微生物生長(zhǎng)溫度在0-8(TC之間，直接利用太陽(yáng)光，外光源光照強(qiáng)度0-106lux，負(fù)載電阻為0-IOMQ。6.如權(quán)利要求5所述一種光合微生物燃料電池，其特征是光合微生物生長(zhǎng)溫度在25-30°C，外光源光照強(qiáng)度4.5X103-5X103lux，負(fù)載電阻在500-530Q。全文摘要一種光合微生物燃料電池，屬于微生物燃料電池
技術(shù)領(lǐng)域：
。光合微生物燃料電池由陰極、陽(yáng)極兩個(gè)電極室構(gòu)成，通過(guò)質(zhì)子交換膜連接，每個(gè)電極室裝入定量的陽(yáng)極室和陰極室溶液，光合微生物吸附在陽(yáng)極表面，降解有機(jī)廢物及重金屬?gòu)U水，同時(shí)進(jìn)行光合作用，釋放出電子和質(zhì)子。光合微生物將電子轉(zhuǎn)移給陽(yáng)極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極，與空氣中的氧結(jié)合生成水。電極間的電子轉(zhuǎn)移使電極間產(chǎn)生電壓，為外部電路供能。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需添加電子轉(zhuǎn)移介體，無(wú)需通過(guò)外部動(dòng)力來(lái)提高陰極表面的氧氣含量，陽(yáng)極無(wú)需另外添加養(yǎng)料在培養(yǎng)光合微生物(藻類(lèi)、光合細(xì)菌)的同時(shí)產(chǎn)生電能，電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。陽(yáng)極加入廢水既提高電能，利于光合微生物的生長(zhǎng)繁殖，節(jié)約成本，又能解決部分污染，生產(chǎn)氫氣和甲烷。文檔編號(hào)C02F3/00GK101409355SQ20081011718公開(kāi)日2009年4月15日申請(qǐng)日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日發(fā)明者輝何,馮雅麗,李浩然,龍郭申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)