CN102227839A - 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池 - Google Patents

用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102227839A
CN102227839A CN2009801479754A CN200980147975A CN102227839A CN 102227839 A CN102227839 A CN 102227839A CN 2009801479754 A CN2009801479754 A CN 2009801479754A CN 200980147975 A CN200980147975 A CN 200980147975A CN 102227839 A CN102227839 A CN 102227839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
conductance body
metallic conductance
bacterium
conductive coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801479754A
Other languages
English (en)
Inventor
R·I·谢克特尔
E·B·利维
L·埃谢德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emefcy Ltd
Original Assignee
Emefcy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emefcy Ltd filed Critical Emefcy Ltd
Priority to CN201610081977.XA priority Critical patent/CN105609787A/zh
Priority claimed from PCT/IL2009/001017 external-priority patent/WO2010049936A1/en
Publication of CN102227839A publication Critical patent/CN102227839A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

一种细菌燃料电池，包括：与要被净化的液体液体连通的多个阳极和多个阴极，所述多个阳极和所述多个阴极均包括：布置成电耦合电路中的负载两端的金属电导体；以及至少在所述金属电导体和所述要被净化的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。

Description

用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池
相关申请的引用
参考2008年10月30日提交的题为“Electrodes For Microbial Fuel Cells and Microbial Electrolysis Cells”的申请人共同未决的美国临时专利申请No.61/198,027，在此通过引用将其公开并入并且根据37 CFR 1.78(a)(4)和(5)(i)要求享有其优先权。
参考2009年5月31日提交的题为“Microbial Fuel Cell”的申请人共同未决的美国临时专利申请No.61/182,727，在此通过引用将其公开并入并且根据37 CFR 1.78(a)(4)和(5)(i)要求享有其优先权。
技术领域
本发明总体涉及生物电化学装置，更具体而言涉及细菌燃料电池和细菌电解电池。
背景技术
以下出版物被认为代表当前的现有技术：
Microbial Fuel Cells：Methodology and Technology，Bruce E.Logan et al，Environ.Sci.Technol.，40(17)，5181-5192，2006.
Microbial Fuel Cells-Challenges and Applications，Bruce E.Logan & John M.Regan，Environ Sci.Tech.，Vol.40，17
Stefano Freguia，Korneel Rabaey，Zhiguo Yuan，Jurg Keller，Non-catalyzed cathodic oxygen reduction at graphite granules in microbial fuel cells，Electrochimica Acta 53(2007)598-603
Hong Liu et al.，Quantification of the internal resistance distribution in microbial fuel cells，Environmental Science and Technology
美国公开专利申请20070259217
发明内容
本发明试图提供改进的生物电化学装置，更具体而言提供改进的细菌燃料电池和细菌电解电池。
于是根据本发明的优选实施例提供了一种细菌燃料电池，包括与要被净化的液体液体连通的多个阳极和多个阴极，所述多个阳极和所述多个阴极均包括：布置成电耦合电路中的负载两端的金属电导体；以及至少在所述金属电导体和所述要被净化的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
于是根据本发明的另一优选实施例提供了一种细菌燃料电池，包括与要被净化的液体液体连通的多个阳极和多个阴极，所述多个阳极和所述多个阴极均包括：布置成电耦合电路中的负载两端的金属电导体；以及至少在所述金属电导体和所述要被净化的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封，至少两个所述阴极彼此相邻布置并且由填充了含氧气体的间隙彼此分隔开。
根据本发明的优选实施例，细菌燃料电池还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与所述液体液体连通并且通过所述导电涂层与所述金属电导体电连通。优选地，适于生物膜生长的所述至少一个表面是由覆盖所述导电涂层的表面的织物(fabric)界定的。
根据本发明的优选实施例，所述金属电导体是带涂层的金属电导体，所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。此外或备选地，导电涂层包括导电片。
优选地，所述多个阴极中的至少一个阴极的所述导电涂层包括能透水的导电片。
优选地，所述多个阴极中的至少一个阴极的所述带涂层的金属电导体是能透水的。
优选地，所述多个阴极中的至少一个阴极包括附着层。更优选地，所述附着层是由塑料织物形成的。
根据本发明的优选实施例，在所述多个阳极与阴极中形成孔，并且细菌燃料电池包括相邻的阴极界定的导管以及相邻的所述阴极与所述阳极之间界定的容积，提供了要被净化的所述液体与所述多个阳极与所述多个阴极的连通，所述孔提供所述导管和所述容积之间要被净化的所述液体的连通。
根据本发明的优选实施例，所述多个阳极和阴极被形成为压纹(embossed)元件。优选地，所述多个阳极和阴极被密封在一起。
根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种细菌电解电池，包括：与位于槽中的要被净化的液体液体连通的多个阳极和阴极，所述槽包括：用于接收要被净化的水的入口；用于输出净化水的出口；以及用于氢气的出口，所述多个阳极和阴极经由电源两端的电路连接，阳极和阴极中的至少一个包括布置成电耦合于电路中的金属电导体，以及至少在所述金属电导体和所述电池中液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
根据本发明的优选实施例，细菌电解电池还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与所述液体液体连通并且通过所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
根据本发明的优选实施例，所述多个阴极均还包括与所述导电涂层相邻的透氧不透液层，其中所述透氧不透液层暴露于含氧气体。优选地，所述透氧不透液层包括导电片。或者，所述透氧不透液层由硅酮橡胶形成。
优选地，所述多个阳极中的至少一个阳极的所述金属电导体是箔形式的。
优选地，所述金属电导体是线栅形式的。或者，所述金属电导体是带孔(perforated)平面元件形式的。或者，所述金属电导体是大致平行的导线阵列形式的。
根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种用于细菌燃料电池和电解电池中的至少一种中的电极，所述电极包括：布置成电耦合在电路中的金属电导体；以及至少在所述金属电导体和所述电池中液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
根据本发明的优选实施例，该电极包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与所述液体液体连通并且通过所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
优选地，导电涂层适于在其表面上生长生物膜。
根据本发明的优选实施例，适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个由导电塑料形成且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸的细长元件的圆柱表面界定的。优选地，所述带涂层的金属电导体被扭转，以将所述多个细长元件中的多个保持在沿其细长维度的束中。优选地，所述细长元件是电导率小于所述带涂层的金属电导体的非金属电导体。优选地，所述细长元件由导电塑料形成。或者，所述细长元件由石墨纤维形成。
根据本发明的优选实施例，适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个由导电塑料形成的稀疏缠绕的螺旋元件围绕且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸的叶片元件界定的。
根据本发明的优选实施例，适于生物膜生长的所述至少一个表面是由带涂层的金属电导体周围的导电塑料形成的圆柱形元件界定的。
优选地，所述带涂层的金属电导体是导线形式的。或者，所述带涂层的金属电导体是电缆形式的。或者，所述带涂层的金属电导体是棒形式的。
根据本发明的优选实施例，适于生物膜生长的所述至少一个表面是由覆盖导电涂层表面的织物界定的。
根据本发明的优选实施例，导电涂层包括导电片。
优选地，所述金属电导体是箔形式的。或者，所述金属电导体是线栅形式的。或者，所述金属电导体是带孔平面元件形式的。或者，所述金属电导体是大致平行的导线阵列形式的。
优选地，所述金属电导体由铜或铝形成。优选地，导电涂层由导电塑料形成。
附图说明
通过下文结合附图给出的详细说明，本发明将得到更充分的理解和认识，附图中：
图1是根据本发明优选实施例构造和工作的细菌燃料电池的简化图示；
图2A、2B、2C和2D是根据本发明优选实施例构造和工作的电极四个备选实施例的简化图示，可用于细菌燃料电池和细菌电解电池中；
图3A、3B和3C是根据本发明优选实施例构造和工作的阴极三个备选实施例的简化图示，可用于细菌燃料电池中；
图4A、4B和4C是根据本发明另一优选实施例构造和工作的阴极三个备选实施例的简化图示，可用于细菌燃料电池中；
图5A和5B是根据本发明优选实施例构造和工作的细菌燃料电池的相应简化侧视图和顶视图；
图6是根据本发明优选实施例构造和工作的电极的简化示意图，可用于细菌燃料电池和细菌电解电池中；
图7是根据本发明优选实施例构造和工作的电极的简化示意图，可用于细菌燃料电池中；
图8是根据本发明优选实施例构造和工作的阴极的简化示意图，可用于细菌燃料电池中；以及
图9A和9B是根据本发明优选实施例构造和工作的细菌电解电池的相应简化侧视图和顶视图。
具体实施方式
现在将参考图1，图1是根据本发明优选实施例构造和工作的细菌燃料电池简化图示，包括与要被净化的液体104液体连通的多个阳极100(每个阳极由字符A表示)和多个阴极102(每个阴极由字符C表示)，液体例如是工业废水。在图1的实施例中，在入口105供应要被净化的水，入口105通过阳极100和阴极102中形成的孔以及相邻阴极之间界定的导管106与相邻阳极100和阴极102之间界定的一系列容积107(它们被例如弹性密封(未示出)密封在一起)连通并且与出口108连通。
根据本发明的实施例，可以将阳极和阴极形成为形状类似于常规平板式热交换器中使用的压纹元件。在美国专利4,014,385；3,792,730；3,731,737；3,661,203；2,787,446和2,550,339中示出了这种结构的范例，在此通过引用将其公开并入本文。
根据本发明的优选实施例，多个阳极100和多个阴极102均包括被导电涂层包围的金属电导体。
在放大图109中示出了每个阳极100的构造。可以看出，这里由附图标记110表示的金属导体，优选为铜或铝，被导电涂层包围。
在图示的实施例中，通过层压一对不透液导电塑料片112以包住金属导体110来提供导电涂层。优选地，片112由塑料形成，塑料例如是聚乙烯、聚丙烯和PET，将其与诸如碳或石墨的导电粉末混合以生产导电塑料片。
在片12的外表面上优选支持生物膜生长。任选地，在片112的至少一个外表面上提供生物膜生长支撑116。生物膜生长支撑116可以是优选由聚酯或其他适当材料形成的织物。
阳极100的各元件的典型厚度如下：
导体110          -20-200微米
片112            -50-400微米
生物膜生长支撑116-10-50微米
图2A-2D中示出了阳极100的四个备选实施例。在图2A中，导体110是箔形式的，由附图标记120表示。在图2B中，导体110是线栅形式的，由附图标记122表示。在图2C中，导体110是带孔平面元件形式的，由附图标记124表示。在图2D中，导体110是大致平行的导线阵列形式的，由附图标记126表示。
在放大图128中示出了每个阴极102构造的一个实施例。可以看出，带孔金属导体130优选为铜或铝，其被导电涂层包围。
在图示的实施例中，优选通过如下方式提供导电涂层：利用不透液导电塑料涂布金属导体130，并利用导电塑料形成的带孔片132在其面对液体一侧包封带涂层的金属导体。优选地，通过将诸如聚乙烯、聚丙烯和PET的塑料与诸如碳或石墨的导电粉末混合来形成导电塑料。
在带涂层导体130和片132的外表面上优选支持生物膜生长。任选地，在片132的至少一个外表面上提供生物膜生长支撑136。生物膜生长支撑136可以是优选由聚酯或其他适当材料形成的织物。
在带孔的带导电涂层的金属导体130的相对的面对空气侧，优选提供可选的附着层138，其典型包括诸如聚酯的塑料形成的编织或非编织织物。附着层138之外优选提供不透液而透氧层140，优选由硅酮橡胶形成。附着层138辅助将透氧层140附着到带涂层的导体130。任选地，在透氧层140之外提供机械支撑层142，其优选为较硬塑料的格栅。
放大图128中所示阴极102的各元件的典型厚度如下：
Figure BPA00001375048600071
放大图128中所示阴极实施例的三个备选实施例在图3A-3C中示出。在图3A中，带孔导体130是包括导线144的线栅形式的，所有导线都涂布了不透液导电涂层146，如在放大图148中所示。在图3B中，带孔导体130包括带孔平面金属元件150，其所有表面都涂布了不透液导电涂层152，如放大图154中所示。在图3C中，带孔导体130是大致平行的导线阵列156形式的，所有导线都涂布了不透液导电涂层158，如在放大图160中所示。
在放大图168中示出了每个阴极102构造的另一个实施例。可以看出，带孔金属导体170优选为铜或铝，其被导电涂层包围。
在图示的实施例中，优选通过如下方式提供导电涂层：利用不透液导电塑料涂布金属导体170，并利用导电塑料形成的透氧不透液片172在其面对液体一侧包封带涂层的金属导体。优选地，通过将诸如聚乙烯、聚丙烯和PET的塑料与诸如碳或石墨的导电粉末混合来形成导电塑料。
在导电片172的外表面上优选支持生物膜生长。任选地，在片172的至少一个外表面上提供生物膜生长支撑176。生物膜生长支撑176可以是优选由聚酯或其他适当材料形成的织物。
在带孔的带导电涂层的金属导体170的相对的面对空气侧，任选地提供机械支撑层178，其优选为较硬塑料的格栅。
放大图168中所示阴极102的各元件的典型厚度如下：
带孔的带涂层导体170    -100-600微米
透氧片172              -50-400微米
生物膜生长支撑176      -10-50微米
机械支撑层178-100      -2000微米
放大图168中所示阴极实施例的三个备选实施例在图4A-4C中示出。在图4A中，带孔导体170是包括导线180的线栅形式的，所有导线都涂布了不透液导电涂层182，如在放大图184中所示。在图4B中，带孔导体170包括带孔平面金属元件186，其所有表面都涂布了不透液导电涂层188，如放大图190中所示。在图4C中，带孔导体170是大致平行的导线阵列192形式的，所有导线都涂布了不透液导电涂层194，如在放大图196中所示。
如图1所示，所有阳极100和所有阴极102都在负载197两端的电路中电耦合。在图1的细菌燃料电池中，表示为COD的液体104中的有机物质被发电(electrogenic)细菌氧化，发电细菌例如是Geobacter和Shewanella，通常存在于生物膜198中，生物膜优选由阳极100上提供的生物膜生长支撑116(放大图109)支撑。
这种氧化产生CO2、质子和电子。质子通过液体104向阴极102扩散，电子被细菌提供到阳极100并且通过电路行进到阴极102。
在阴极102中，大气中的氧气O2通过诸如层140(放大图128)或172(放大图168)的透氧层渗透到阴极上诸如层132(放大图128)或172(放大图168)的导电塑料层。在导电塑料层的面对水一侧，氧气O2与质子和电子反应，产生水H2O。这种反应通常需要催化剂，优选由生物膜199提供催化剂，生物膜优选由生物膜生长支撑136(放大图128)或176(放大图168)支撑，生物膜生长支撑优选提供于阴极102上。
于是可以认为图1的细菌燃料电池的工作既提供电力又实现其中具有有机材料的液体的净化。
现在参考图5A和5B，它们是根据本发明另一优选实施例构造和工作的细菌燃料电池的简化侧视图和顶视图，包括散置于多个阴极302间的多个阳极300，阳极和阴极与要被净化的液体304，例如工业废水液体连通。阳极300和阴极302位于槽306中，槽306具有接收要被净化的水的入口308和输出净化水的出口309。优选由适当的搅拌器或泵(未示出)提供槽306中水304的循环。优选由风扇(未示出)通过阴极302内部吹送低压大气氧O2。
还参考图6，图6示出了可用于图5A和5B的细菌燃料电池中的阳极300的优选实施例。如图6所示，将中心细长金属导体310模制到径向延伸的多叶片元件312中并从其向外延伸，使得元件312为导体310提供不透液导电涂层，金属导体310优选为铜或铝形成的导线、电缆或棒。任选地，可以将额外的细长导体314模制到元件312的一个或多个叶片316的径向外端中并从其中向外延伸，使得元件312为导体314提供不透液导电涂层。元件312优选由不透液导电塑料形成，例如聚乙烯、聚丙烯和PET，将其与诸如碳或石墨的导电粉末混合。
周边电极部分318优选位于叶片316的径向外端附近，优选被形成为导电塑料的稀疏缠绕螺旋形元件，这允许液体与元件312的表面较自由连通。优选地，通过挤压工艺将元件312和周边电极部分318形成为单一元件。任选地，元件312和电极部分318的一些或全部表面涂布有碳或石墨形成的导电粉末或导电纤维(未示出)。元件312和电极部分318的表面优选全都用于支持生物膜生长并且实现发电和液体304的净化。
现在参考图7，图7示出了电极组件，该电极组件可用作图5A和5B的细菌燃料电池中的阳极300等。如图7所示，电极组件优选包括刷状结构，其中多个细长导电元件350被扭转金属电导体352保持并且从其基本沿径向向外延伸，电导体352涂布有不透液导电涂层354，优选为导电塑料。优选地，通过将诸如聚乙烯、聚丙烯和PET的塑料与诸如碳或石墨的导电粉末混合来形成导电塑料。
元件350优选由导电塑料形成，或者可以是石墨纤维。扭转导体352优选由诸如铜或铝的金属形成。在如图所示导体352连接到电力负载时，带涂层导体352和元件350的表面优选全部用于支持生物膜生长并且实现发电和液体304的净化。
优选地，元件350的径向外部尖端可以涂布有电绝缘材料(未示出)，例如硅橡胶材料，以防止相邻电极之间不慎短路。
现在参考图8，图8示出了可用于图5A和5B的细菌燃料电池中的优选阴极302。阴极302优选包括由带孔的或多孔导电塑料形成的圆筒360，导电塑料例如聚乙烯、聚丙烯和PET，将其与诸如碳或石墨的导电粉末混合。任选地，圆筒360的一些或全部表面涂布有碳或石墨形成的导电粉末或导电纤维(未示出)。圆筒360的表面优选用于支持生物膜生长并且实现发电和液体304的净化。
阴极302的外表面被液体304渗透，阴极302的内表面被与圆筒360内表面并排形成的不透液透氧涂层362密封以免与液体304接触。涂层362优选由硅酮橡胶形成。优选将一个或多个细长金属导体364模制到圆筒360中并从其向外延伸，使得圆筒360为导体364提供不透液导电涂层，金属导体优选为铜或铝形成的导线、电缆或棒。
如图5A和5B所示，所有阳极300和所有阴极302都在负载320两端的电路中电耦合。在图5A和5B的细菌燃料电池中，表示为COD的液体304中的有机物质被发电细菌氧化，发电细菌例如是Geobacter和Shewanella，通常存在于阳极300上支持的生物膜370中。
这种氧化产生CO2、质子和电子。质子通过液体304向阴极302扩散，电子被细菌提供到阳极300并通过电路行进到阴极302。
在阴极302中，大气中的氧气O2通过诸如层362(图8)的透氧层渗透到阴极上诸如层360的导电塑料层。在导电塑料层360的面对水一侧，氧气O2与质子和电子反应，产生水H2O。这种反应通常需要催化剂，优选由生物膜372提供催化剂，生物膜优选在阴极302上。
于是可以认为图5A和5B的细菌燃料电池工作既提供电力又实现其中具有有机材料的液体的净化。
应该意识到，上文参考图1-8所示和所述类型的多种细菌燃料电池可以既以液压方式又以电气方式串联和/或并联。并联互连增大了净化的水体积，并提供了更大的电流输出，而串联互连提高了净化程度并且提供了更大的电压输出。可以有利地利用并联和串联的各种组合以提供最佳的水处理和电功率产生。
现在参考图9A和9B，图9A和9B是根据本发明优选实施例构造和工作的细菌电解电池的相应简化侧视图和顶视图。
图9A和9B的细菌电解电池包括多个散置于多个阴极402之间的阳极400，阴极和阳极与要被净化的液体404，例如工业废水液体连通。阳极400和阴极402位于槽406中，槽406具有接收要被净化的水的入口408和输出净化水的出口409。优选由适当的搅拌器或泵(未示出)提供槽406中水404的循环。
应该意识到，如图所示，阳极400和阴极402可以在结构上是相同的。在这种情况下，仅从其电连接来彼此区分阳极400和阴极402。因此，阳极400和阴极402均可以是图2A-2D所示的类型或图6所示的类型或图7所示的类型，或任何其他适当构造。优选地，阳极400是图6所示的类型，阴极是图7所示的类型，或反之亦然。
如图9A和9B所示，所有阳极400和所有阴极402都在电源420两端的电路中电耦合。在图9A和9B的细菌电解电池中，表示为COD的液体404中的有机物质被发电细菌氧化，发电细菌例如是Geobacter和Shewanella，通常存在于阳极400上支持的生物膜430中。
这种氧化产生CO2、质子和电子。质子通过液体404向阴极402扩散，电子被细菌提供到阳极400并通过电路行进到阴极402。
在阴极402中，质子被电源420通过电路驱动的电子还原为氢气H2。氢气和CO2累积在覆盖槽406的盖440界定的上方空间之内，并以适当方式在出口442排出并分离。
于是可以认为图9A和9B的细菌电解电池工作以在比常规工艺更低水平的耗电量下实现氢气产生并净化其中具有有机材料的液体。
本领域的技术人员将认识到，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围既包括上文所述各特征的组合和子组合，还包括本领域技术人员在阅读以上描述后想到的且不在现有技术之内的其修改和变化。

Claims (90)

1.一种细菌燃料电池，包括：
与要被净化的液体液体连通的多个阳极和多个阴极，所述多个阳极和所述多个阴极均包括：
布置成电耦合在电路中的负载两端的金属电导体；以及
至少在所述金属电导体与所述要被净化的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
2.根据权利要求1所述的细菌燃料电池，还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与所述要被净化的液体液体连通并且经由所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
3.根据权利要求1所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层适于在其表面上生长生物膜。
4.根据权利要求2所述的细菌燃料电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由覆盖所述导电涂层的表面的织物界定的。
5.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是带涂层的金属电导体，所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
6.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层包括导电片。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极的所述导电涂层包括能透水的导电片。
8.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极的所述带涂层的金属电导体是能透水的。
9.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极均还包括与所述导电涂层相邻的透氧不透液层，并且其中所述透氧不透液层暴露于含氧气体。
10.根据权利要求1-6和8-9中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述透氧不透液层包括导电片。
11.根据权利要求9所述的细菌燃料电池，其中所述透氧不透液层由硅酮橡胶形成。
12.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极中的至少一个阳极的所述金属电导体是箔形式的。
13.根据权利要求1-11中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是线栅形式的。
14.根据权利要求1-11中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是带孔平面元件形式的。
15.根据权利要求1-11中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是大致平行的导线阵列形式的。
16.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极包括附着层。
17.根据权利要求16所述的细菌燃料电池，其中所述附着层是由塑料织物形成的。
18.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中孔形成于所述多个阳极和阴极中，并且所述细菌燃料电池包括：
相邻的所述阴极之间界定的导管；以及
相邻的所述阴极与所述阳极之间界定的容积，其提供了要被净化的所述液体与所述多个阳极和所述多个阴极的连通，
所述孔提供了所述导管与所述容积之间要被净化的所述液体的连通。
19.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极和阴极被形成为压纹元件。
20.根据权利要求19所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极和阴极被密封在一起。
21.根据权利要求2所述的细菌燃料电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个细长元件的圆柱表面界定的，所述多个细长元件由导电塑料形成且从所述金属电导体大致沿径向向外延伸，其中所述金属电导体为带涂层的金属电导体，且所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
22.根据权利要求21所述的细菌燃料电池，其中所述带涂层的金属电导体被扭转，以将所述多个细长元件中的多个保持在沿其细长维度的束中。
23.根据权利要求21-22所述的细菌燃料电池，其中所述细长元件是电导率小于所述带涂层的金属电导体的非金属电导体。
24.根据权利要求21-23中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述细长元件由导电塑料形成。
25.根据权利要求21-23中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述细长元件由石墨纤维形成。
26.根据权利要求2所述的细菌燃料电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个叶片元件界定的，所述多个叶片元件由导电塑料形成的稀疏缠绕的螺旋形元件围绕且从所述金属电导体大致沿径向向外延伸，其中所述金属电导体为带涂层的金属电导体，且所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
27.根据权利要求2、9和11中的任一项所述的细菌燃料电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由所述金属电导体周围由导电塑料形成的圆柱元件界定的，其中所述金属电导体为带涂层的金属电导体，且所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
28.根据权利要求21-27中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述带涂层的金属电导体是导线形式的。
29.根据权利要求21-27中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述带涂层的金属电导体是电缆形式的。
30.根据权利要求21-27中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述带涂层的金属电导体是棒形式的。
31.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体由铜或铝形成。
32.根据任一项前述权利要求所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层由导电塑料形成。
33.一种细菌燃料电池，包括：
与要被净化的液体液体连通的多个阳极和多个阴极，所述多个阳极和所述多个阴极均包括：
布置成电耦合在电路中的负载两端的金属电导体；以及
至少在所述金属电导体与要被净化的所述液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封，
至少两个所述阴极彼此相邻布置并且由填充了含氧气体的间隙彼此分隔开。
34.根据权利要求33所述的细菌燃料电池，还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与所述要被净化的液体液体连通并且经由所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
35.根据权利要求33所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层适于在其表面上生长生物膜。
36.根据权利要求34所述的细菌燃料电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由覆盖所述导电涂层的表面的织物界定的。
37.根据权利要求33-36中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是带涂层的金属电导体，所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
38.根据权利要求33-37中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层包括导电片。
39.根据权利要求33-37中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极的所述导电涂层是能透水的导电片。
40.根据权利要求33-39中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极的所述带涂层的金属电导体是能透水的。
41.根据权利要求33-40中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极均包括与所述导电涂层相邻的透氧不透液层，且其中所述透氧不透液层暴露于含氧气体。
42.根据权利要求33-38和40-41中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述透氧不透液层包括导电片。
43.根据权利要求42所述的细菌燃料电池，其中所述透氧不透液层由硅酮橡胶形成。
44.根据权利要求33-43中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极中的至少一个阳极的所述金属电导体是箔形式的。
45.根据权利要求33-44中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是线栅形式的。
46.根据权利要求33-45中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是带孔平面元件形式的。
47.根据权利要求33-46中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体是大致平行的导线阵列形式的。
48.根据权利要求33-47中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阴极中的至少一个阴极包括附着层。
49.根据权利要求48所述的细菌燃料电池，其中所述附着层是由塑料织物形成的。
50.根据权利要求33-49中的任一项所述的细菌燃料电池，其中在所述多个阳极和阴极中形成孔，并且所述细菌燃料电池包括：
相邻的所述阴极之间界定的导管；以及
相邻的所述阴极与所述阳极之间界定的容积，其提供了要被净化的所述液体与所述多个阳极和所述多个阴极的连通，
所述孔提供了所述导管和所述容积之间要被净化的所述液体的连通。
51.根据权利要求33-50中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极和阴极被形成为压纹元件。
52.根据权利要求51所述的细菌燃料电池，其中所述多个阳极和阴极被密封在一起。
53.根据权利要求33-52中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述金属电导体由铜或铝形成。
54.根据权利要求33-53中的任一项所述的细菌燃料电池，其中所述导电涂层由导电塑料形成。
55.一种用于细菌燃料电池和电解电池中的至少一种中的电极，所述电极包括：
布置成电耦合在电路中的金属电导体；
至少在所述金属电导体与所述电池中的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
56.根据权利要求55所述的电极，还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与要被净化的所述液体液体连通并且经由所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
57.根据权利要求55所述的电极，其中所述导电涂层适于生长生物膜。
58.根据权利要求55-57中的任一项所述的电极，其中所述金属电导体是带涂层的金属电导体，所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
59.根据权利要求56-58中的任一项所述的电极，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个细长元件的圆柱表面界定的，所述多个细长元件由导电塑料形成且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸。
60.根据权利要求59所述的电极，其中所述带涂层的金属电导体被扭转，以将所述多个细长元件中的多个保持在沿其细长维度的束中。
61.根据权利要求59-60中的任一项所述的电极，其中所述细长元件是电导率小于所述金属电导体的非金属电导体。
62.根据权利要求59-61中的任一项所述的电极，其中所述细长元件由导电塑料形成。
63.根据权利要求59-61中的任一项所述的电极，其中所述细长元件由石墨纤维形成。
64.根据权利要求56-58中的任一项所述的电极，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个叶片元件界定的，所述多个叶片元件由导电塑料形成的稀疏缠绕的螺旋形元件围绕且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸。
65.根据权利要求55-64中的任一项所述的电极，其中所述金属电导体是导线形式的。
66.根据权利要求55-64中的任一项所述的电极，其中所述金属电导体是电缆形式的。
67.根据权利要求55-64中的任一项所述的电极，其中所述金属电导体是棒形式的。
68.根据权利要求56所述的电极，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由覆盖所述导电涂层的表面的织物界定的。
69.根据权利要求57和68中的任一项所述的电极，其中所述导电涂层包括导电片。
70.根据权利要求69所述的电极，其中所述金属电导体是箔形式的。
71.根据权利要求69所述的电极，其中所述金属电导体是线栅形式的。
72.根据权利要求69所述的电极，其中所述金属电导体是带孔平面元件形式的。
73.根据权利要求69所述的电极，其中所述金属电导体是大致平行的导线阵列形式的。
74.根据权利要求55-73中的任一项所述的电极，其中所述金属电导体由铜或铝形成。
75.根据权利要求55-74中的任一项所述的电极，其中所述导电涂层由导电塑料形成。
76.一种细菌电解电池，包括：
与位于槽中的要被净化的液体液体连通的多个阳极和阴极，所述槽包括：
用于接收要被净化的水的入口；
用于输出净化水的出口；以及
用于氢气的出口，
所述多个阳极和阴极经由电源两端的电路连接，
所述阳极和阴极中的至少一个包括：
布置成电耦合在电路中的金属电导体；
至少在所述金属电导体与所述电池中的液体之间的导电涂层，所述导电涂层用于使所述液体和所述电导体彼此相对密封。
77.根据权利要求76所述的细菌电解电池，还包括至少一个表面，适于在其表面上进行生物膜生长，所述表面与要被净化的所述液体液体连通并且经由所述导电涂层与所述金属电导体电连通。
78.根据权利要求76所述的细菌电解电池，其中所述导电涂层适于生长生物膜。
79.根据权利要求76-78中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述金属电导体是带涂层的金属电导体，所述导电涂层包括形成到所述金属电导体上的导电涂层。
80.根据权利要求77-79中的任一项所述的细菌电解电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个细长元件的圆柱表面界定的，所述多个细长元件由导电塑料形成且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸。
81.根据权利要求80所述的细菌电解电池，其中所述带涂层的金属电导体被扭转，以将所述多个细长元件中的多个保持在沿其细长维度的束中。
82.根据权利要求80-81中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述细长元件是电导率小于所述金属电导体的非金属电导体。
83.根据权利要求80-82中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述细长元件由导电塑料形成。
84.根据权利要求80-82中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述细长元件由石墨纤维形成。
85.根据权利要求77到79中的任一项所述的细菌电解电池，其中适于生物膜生长的所述至少一个表面是由多个叶片元件界定的，所述多个叶片元件由导电塑料形成的稀疏缠绕的螺旋形元件围绕且从所述带涂层的金属电导体大致沿径向向外延伸。
86.根据权利要求76-85中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述金属电导体是导线形式的。
87.根据权利要求76-85中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述金属电导体是电缆形式的。
88.根据权利要求76-85中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述金属电导体是棒形式的。
89.根据权利要求76-88中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述金属电导体由铜或铝形成。
90.根据权利要求76-89中的任一项所述的细菌电解电池，其中所述导电涂层由导电塑料形成。
CN2009801479754A 2008-10-30 2009-11-01 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池 Pending CN102227839A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610081977.XA CN105609787A (zh) 2008-10-30 2009-11-01 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18272709P 2009-05-31 2009-05-31
US61/182,727 2009-05-31
PCT/IL2009/001017 WO2010049936A1 (en) 2008-10-30 2009-11-01 Electrodes for use in bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells and bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells employing such electrodes

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610081977.XA Division CN105609787A (zh) 2008-10-30 2009-11-01 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102227839A true CN102227839A (zh) 2011-10-26

Family

ID=44808112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801479754A Pending CN102227839A (zh) 2008-10-30 2009-11-01 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102227839A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723517A (zh) * 2012-06-21 2012-10-10 大连理工大学 分离膜生物阴极微生物燃料电池及污水处理方法
CN103147092A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光驱动的微藻电解电池分解水制氢方法
CN105236629A (zh) * 2015-10-22 2016-01-13 山东龙安泰环保科技有限公司 一种双效电解废水处理装置
CN106537669A (zh) * 2014-09-11 2017-03-22 松下电器产业株式会社 电极以及使用它的燃料电池及水处理装置
CN106575772A (zh) * 2014-10-20 2017-04-19 松下电器产业株式会社 电极、燃料电池及水处理装置
CN107112565A (zh) * 2015-01-15 2017-08-29 松下电器产业株式会社 微生物燃料电池系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028952A (zh) * 2006-02-27 2007-09-05 权力敏 节能型水处理活性生物膜
US20070259217A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 The Penn State Research Foundation Materials and configurations for scalable microbial fuel cells

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028952A (zh) * 2006-02-27 2007-09-05 权力敏 节能型水处理活性生物膜
US20070259217A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 The Penn State Research Foundation Materials and configurations for scalable microbial fuel cells

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103147092A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光驱动的微藻电解电池分解水制氢方法
CN103147092B (zh) * 2011-12-07 2015-08-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光驱动的微藻电解电池分解水制氢方法
CN102723517A (zh) * 2012-06-21 2012-10-10 大连理工大学 分离膜生物阴极微生物燃料电池及污水处理方法
CN102723517B (zh) * 2012-06-21 2014-11-12 大连理工大学 分离膜生物阴极微生物燃料电池及污水处理方法
CN106537669A (zh) * 2014-09-11 2017-03-22 松下电器产业株式会社 电极以及使用它的燃料电池及水处理装置
CN106575772A (zh) * 2014-10-20 2017-04-19 松下电器产业株式会社 电极、燃料电池及水处理装置
CN107112565A (zh) * 2015-01-15 2017-08-29 松下电器产业株式会社 微生物燃料电池系统
CN105236629A (zh) * 2015-10-22 2016-01-13 山东龙安泰环保科技有限公司 一种双效电解废水处理装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10458029B2 (en) Electrodes for use in bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells and bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells employing such electrodes
Ahn et al. A multi-electrode continuous flow microbial fuel cell with separator electrode assembly design
US8962165B2 (en) Materials and configurations for scalable microbial fuel cells
JP5936621B2 (ja) 渦巻状に巻かれた微生物燃料電池
US20100151279A1 (en) Electrodes and methods for microbial fuel cells
CN102227839A (zh) 用于细菌燃料电池和细菌电解电池中的电极以及采用该电极的细菌燃料电池和细菌电解电池
Buitrón et al. Performance evaluation of a low-cost microbial fuel cell using municipal wastewater
Taskan et al. Combination of a novel electrode material and artificial mediators to enhance power generation in an MFC
JP5458489B2 (ja) 微生物発電装置
WO2016038866A1 (ja) 電極並びにそれを用いた燃料電池及び水処理装置
JP2011049068A (ja) バイオ燃料電池
KR101040185B1 (ko) 기능성 전극을 장착한 미생물 연료 전지 단위체 및 이를 이용한 미생물 연료 전지
MX2011011061A (es) Procedimineto para inhibir la emision de particulas durante la friccion de pelets de mena de hierro tratados termicamente y uso de un subproducto de alcohol para inhibir la emision de particulas.
JP6358352B1 (ja) 微生物発電装置及び微生物発電方法
Sahari et al. Fabrication of single chamber microbial fuel cell (SMFC) using soil as a substrate
US20210280888A1 (en) Microbial fuel cell
EP3442063A1 (en) Electrode, fuel cell and water treatment device
CN201117727Y (zh) 一种连续折流式直接微生物燃料电池
AU2013204526A1 (en) Electrodes for use in bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells and bacterial fuel cells and bacterial electrolysis cells employing such electrodes
JP2019076833A (ja) 液体処理システム
WO2018203455A1 (ja) 液体処理システム
JP2020099854A (ja) 液体処理システム
WO2017195406A1 (ja) 微生物燃料電池及びそれを用いた液体処理ユニット
WO2019078002A1 (ja) 液体処理システム
JP2020099850A (ja) 液体処理システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1163364

Country of ref document: HK

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20111026

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1163364

Country of ref document: HK