CN105449252B

CN105449252B - 微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺

Info

Publication number: CN105449252B
Application number: CN201511023214.1A
Authority: CN
Inventors: 刘小雷; 张文华; 王征; 肖丽婷; 张黎黎; 李白昆; 江淼
Original assignee: Changchun Institute Technology
Current assignee: Changchun Institute Technology
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2035-12-31
Also published as: CN105449252A

Abstract

微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺，属于微生物燃料电池技术领域，可依据所处理污水的水质水量特点及负荷条件以配置外部管路最适的阀门切换模式与切换频率，使得微生态周期切换式微生物燃料电池堆按照厌氧折流板反应器、升流式厌氧污泥床反应器或介于二者之间的方式运行，以得到污水处理和产电的最优耦合效果，极具灵活性，有利于微生物燃料电池技术真正实现工程化。本发明可增加隔室数量n(n≥4)，相应的阀门切换模式除顺时针切换模式以外、还包括每隔一隔室切换模式直至每隔n‑3隔室切换模式为止等若干种。各隔室外接电路可串联、并联或者混联连接，以提高产电性能及稳定性。

Description

微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺

技术领域

本发明属于微生物燃料电池技术领域，特别是涉及到一种微生态周期切换式微生物燃料电池堆。

背景技术

微生物燃料电池是一种可以借助微生物的作用实现高效废水处理，同时实现废水中化学能向清洁生物质电能转化的新型废水处理技术。微生物燃料电池具有高效降解有机污染物、产生清洁能源电能、污泥产量低等诸多优点，在环境、能源及废水处理领域受到了广泛的关注。通过优选产电微生物、改善电极材料、改进电池结构和优化运行条件等方法，微生物燃料电池的性能已经取得了较大的提高。申请号为200910085861.3的申请公开了一种由传统厌氧折流板反应器(ABR)改造而来的厌氧折流板式微生物燃料电池堆，申请号为200810063876.5的申请公开了一种折流板空气阴极微生物燃料电池，但二者都无法实现及时根据所处理污水的水质水量特点及负荷条件的改变而调节反应器内的微生态环境进而同时优化废水处理与产电效果的目的。申请号为201410342317.3的申请公开了一种微生物燃料电池的空气阴极及其制备方法，但其所采用的单室空气阴极结构传统单一，难于实现工程扩大化。因此，亟需将微生物燃料电池合理的与既有废水生物处理技术结合，使其真正实现工程化、工业化和商业化，以解决当前的技术瓶颈问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺，可依据所处理污水的水质水量特点及负荷条件以配置外部管路最适的阀门切换模式与切换频率，使得微生态周期切换式微生物燃料电池堆按照ABR、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)或介于二者之间的方式运行，以得到污水处理和产电的最优耦合效果，极具灵活性，有利于微生物燃料电池技术真正实现工程化、工业化和商业化。

微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：包括圆管TⅠ、圆管TⅡ、下底板TⅢ以及上盖板TⅣ，所述圆管TⅠ与圆管TⅡ为同轴设置的有机玻璃管，且圆管TⅡ设置在圆管TⅠ的外层；所述下底板TⅢ设置在两个同轴圆管的下部；所述上盖板TⅣ设置在两个同轴圆管的上部；所述圆管TⅠ与圆管TⅡ之间的空间径向设置有隔板GⅠ、隔板GⅡ、隔板GⅢ以及隔板GⅣ将两个圆管内的空间平均分割为四个隔室，四个隔室分别为隔室A、隔室B、隔室C以及隔室D；所述每个隔室内分别径向设置有一个折板，四个隔室内的折板分别为折板ZⅠ、折板ZⅡ、折板ZⅢ以及折板ZⅣ，所述每个折板均将其所在隔室分隔成横剖面面积之比为1:5的上流区和下流区；

所述圆管TⅡ的外侧壁上设置有十二个阀门，每个隔室的外侧壁上设置有三个阀门；

所述四个隔室的下流区侧壁上分别设置有进水孔JⅠ、进水孔JⅡ、进水孔JⅢ以及进水孔JⅣ；所述四个隔室的上流区侧壁上分别设置有出水孔CⅠ、出水孔CⅡ、出水孔CⅢ以及出水孔CⅣ；

所述上盖板TⅣ上设置有硅胶垫SⅠ和丝扣SⅡ，所述圆管TⅠ和上盖板TⅣ之间通过丝扣SⅡ密封，上盖板TⅣ对应每个隔室的位置分别设置有外接电路预留孔YⅠ、预留孔YⅡ、预留孔YⅢ以及预留孔YⅣ，所述每个预留孔均通过胶圈和丝扣密封；

所述每个隔室内均设置有石墨毡阳极和空气阴极，所述石墨毡阳极上设置有石墨毡SⅣ和不锈钢垫片SⅢ，所述石墨毡SⅣ的宽度小于折板的宽度，所述折板上端预留孔隙KⅠ和下端预留孔隙KⅡ将石墨毡SⅣ缠绕于折板ZⅠ、折板ZⅡ、折板ZⅢ以及折板ZⅣ的上流区一侧；所述不锈钢垫片SⅢ通过不锈钢螺丝SⅤ固定于石墨毡SⅣ顶端，并连接不锈钢丝SⅥ通过所在隔室所对应的外接电路预留孔穿过上盖板TⅣ与外电路相连；所述不锈钢垫片SⅢ收集石墨毡SⅣ电子；

所述空气阴极由液体催化剂、防水透气膜YⅥ和不锈钢网YⅤ组成，所述液体催化剂均匀涂抹在防水透气膜YⅥ朝向反应液的一侧，获得负载有催化剂的防水透气膜；将不锈钢网YⅤ设置在防水透气膜YⅥ负载有液体催化剂的一侧，通过硅胶垫YⅦ法兰固定于每个隔室上流区的侧表面；不锈钢网YⅤ焊接不锈钢丝YⅧ与外电路相连。

所述每个隔室上流区出水孔位于上流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，每个隔室下流区进水孔位于下流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，各隔室侧壁上设置的出水孔位置高于进水口位置。

所述空气阴极上边缘低于上流区出水口，空气阴极下边缘与石墨毡阳极折板下缘高度相等；所述空气阴极设置于上流区圆管TⅡ壁上，且与石墨毡阳极非接触，空气阴极对应弧长为所在隔室圆管TⅡ侧壁对应弧长的三分之一。

所述圆管TⅠ的外壁和圆管TⅡ的内壁上均设有与折板相配合的槽道；所述折板的下边缘至下底板TⅢ的距离为石墨毡厚度的2倍～3倍，折板的上边缘至上盖板TⅣ的距离为石墨毡厚度的1倍～2倍。

所述液体催化剂包括催化剂、异丙醇以及去离子水，所述催化剂为铂的质量含量为10％～20％的铂碳催化剂、碳粉、四甲氧基苯基叶琳钻或二氧化锰。

所述石墨毡阳极和空气阴极的金属连接部件为不锈钢或钛金。

微生态周期切换式微生物燃料电池堆的发电工艺，其特征是：通过十二个阀门的切换实现四个隔室的微生态周期性切换，对于设定的阀门切换周期T，具有相邻隔室顺时针切换模式和每隔一隔室切换模式两种切换模式；

所述相邻隔室顺时针切换模式为，在一个切换周期的运行过程中，每个隔室都有T/4的时段作为进水隔室，T/4的时段作为出水隔室，其切换流程顺次为，在0<t<T/4时段内，隔室A、隔室B、隔室C、隔室D；在T/4<t<T/2时段内，隔室D、隔室A、隔室B、隔室C；在T/2<t<3T/4时段内，隔室C、隔室D、隔室A、隔室B；在3T/4<t<T时段内，隔室B、隔室C、隔室D、隔室A；

所述每隔一隔室的切换模式为，在一个切换周期的运行过程中，隔室A和隔室C均有T/2的时段作为进水隔室，有T/2的时段作为第三隔室；隔室B和隔室D均有T/2的时段作为第二隔室，有T/2的时段作为出水隔室，其切换流程顺次为，在0<t<T/2时段内，隔室A、隔室B、隔室C、隔室D；在T/2<t<T时段内，隔室C、隔室D、隔室A、隔室B。

所述圆管TⅠ和圆管TⅡ之间空间被均分的隔室数量为n(n≥4)，阀门切换模式为相邻隔室顺时针切换模式、每隔一隔室切换模式至每隔n-3隔室切换模式。

所述每个隔室外接电路的连接方式为串联、并联或者混联。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种隔室微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺，可通过外部管路上十二个阀门的切换实现四个隔室的微生态周期性切换；在阀门切换频率为零(即不切换)的极限情况下，微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元等同于简单的ABR。而在另一种阀门切换频率无穷大的极限情况下，各隔室之间变得均一化，微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元表现出UASB的特征。通过调节切换频率可以极大增强微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元的灵活性，可依据所处理污水的水质水量特点及负荷条件以配置最适的阀门切换模式与切换频率，使得微生态周期切换式微生物燃料电池堆按照ABR、UASB或介于二者之间的方式运行，得到最优污水处理效果。各隔室外接电路可串联、并联或者混联连接，以提高产电性能及稳定性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆有机玻璃主体框架示意图。

图2为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆阳极结构示意图。

图3为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆阴极上边缘横剖面俯视示意图。

图4为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆阴极及上盖板法兰与丝扣纵剖面示意图。

图5为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆阀门设置示意图。

图6为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆相邻隔室顺时针切换模式0<t<T/4时段示意图。

图7为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆相邻隔室顺时针切换模式T/4<t<T/2时段示意图。

图8为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆相邻隔室顺时针切换模式T/2<t<3T/4时段示意图。

图9为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆相邻隔室顺时针切换模式3T/4<t<T时段示意图。

图10为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆每隔一隔室切换模式0<t<T/2时段示意图。

图11为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆每隔一隔室切换模式T/2<t<T时段示意图。

图12为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆上盖板法兰与丝扣俯视示意图。

图13为本发明微生态周期切换式微生物燃料电池堆上盖板硅胶垫示意图。

图中1-圆管TⅠ、2-圆管TⅡ、3-下底板TⅢ、4-上盖板TⅣ、5-隔板GⅠ、6-隔板GⅡ、7-隔板GⅢ、8-隔板GⅣ、9-折板ZⅠ、10-折板ZⅡ、11-折板ZⅢ、12-折板ZⅣ、13-进水孔JⅠ、14-进水孔JⅡ、15-进水孔JⅢ、16-进水孔JⅣ、17-出水孔CⅠ、18-出水孔CⅡ、19-出水孔CⅢ、20-出水孔CⅣ、21-硅胶垫SⅠ、22-丝扣SⅡ、23-不锈钢垫片SⅢ、24-石墨毡SⅣ、25-不锈钢螺丝SⅤ、26-不锈钢丝SⅥ、27-预留孔YⅠ、28-预留孔YⅡ、29-预留孔YⅢ、30-预留孔YⅣ、31-隔室A、32-隔室B、33-隔室C、34-隔室D、35-孔隙KⅠ、36-孔隙KⅡ、37-不锈钢网YⅤ、38-防水透气膜YⅥ、39-硅胶垫YⅦ、40-不锈钢丝YⅧ、41-阀门Ⅰ、42-阀门Ⅱ、43-阀门Ⅲ、44-阀门Ⅳ、45-阀门Ⅴ、46-阀门Ⅵ、47-阀门Ⅶ、48-阀门Ⅷ、49-阀门Ⅸ、50-阀门Ⅹ、51-阀门Ⅺ、52-阀门Ⅻ。

具体实施方式

一种微生态周期切换式微生物燃料电池堆及其发电工艺，微生态周期切换式微生物燃料电池堆，如图1、图2、图3、图4、图5、图12及图13所示，本发明所提供的微生物燃料电池堆，由有机玻璃材质的两个同轴圆管TⅠ1和圆管TⅡ2及上盖板TⅣ4和下底板TⅢ3构成，圆管TⅠ1和圆管TⅡ2之间的空间被均分为4个隔室；隔室间隔板GⅠ5、隔板GⅡ6、隔板GⅢ7和隔板GⅣ8及各隔室内折板ZⅠ9、折板ZⅡ10、折板ZⅢ11以及折板ZⅣ12均为径向布置的有机玻璃板，折板ZⅠ9、折板ZⅡ10、折板ZⅢ11以及折板ZⅣ12将所述隔室分成横剖面之比为1：5的上流区和下流区；进水通过进水隔室下流区侧壁上的进水孔JⅠ13、进水孔JⅡ14、进水孔JⅢ15以及进水孔JⅣ16进入，继而通过折板底部流入同隔室的上流区，然后通过上流区侧壁上的出水孔CⅠ17、出水孔CⅡ18、出水孔CⅢ19以及出水孔CⅣ20连接到外部管路从而流入下一隔室，以此类推，直至由出水隔室上升区侧壁上的出水孔流出；例如，若图5中隔室A31为进水隔室，则隔室D34为出水隔室，阀门Ⅰ41、阀门Ⅲ43、阀门Ⅵ46、阀门Ⅸ49、阀门Ⅺ51开启，而阀门Ⅱ42、阀门Ⅳ44、阀门Ⅴ45、阀门Ⅶ47、阀门Ⅷ48、阀门Ⅹ50、阀门Ⅻ52闭合。同样地，当进水隔室分别为隔室B32、隔室C33、隔室D34时，出水隔室相应分别为隔室A31、隔室B32、隔室C33。

所述每个隔室上流区出水孔位于上流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，每个隔室下流区进水孔位于下流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，各隔室上流区出水液面由出水孔高度控制，为了水流顺畅，各隔室上流区出水孔高度要高于下流区进水孔高度，即下流区为浸没式进水；为了保障密封性，上盖板TⅣ4采用硅胶垫SⅠ21法兰封闭，圆管TⅠ1穿过上盖板TⅣ4用丝扣SⅡ22密封；上盖板TⅣ4靠近各隔室石墨毡阳极处设有阳极外接电路预留孔YⅠ27、预留孔YⅡ28、预留孔YⅢ29以及预留孔YⅣ30，预留孔采用胶圈和丝扣密封。

所述石墨毡阳极通过有机玻璃折板上端预留孔隙KⅠ35和下端预留孔隙KⅡ36将石墨毡SⅣ24缠绕于有机玻璃折板折板ZⅠ9、折板ZⅡ10、折板ZⅢ11以及折板ZⅣ12的上流区一侧；通过不锈钢垫片SⅢ23收集石墨毡SⅣ24电子，不锈钢垫片SⅢ23通过不锈钢螺丝SⅤ25固定于石墨毡最顶端，并连接不锈钢丝SⅥ26通过外接电路预留孔穿过上盖板与外电路相连；石墨毡比折流板宽度略窄，且圆管TⅠ1外壁和圆管TⅡ2内壁上均设有与折板相配合的槽道，使得折板可拆卸，便于清洗或更换石墨毡。所述折板的下边缘至下底板TⅢ3的距离为石墨毡厚度的2倍～3倍，折板的上边缘至上盖板TⅣ4的距离为石墨毡厚度的1倍～2倍。

所述空气阴极由液体催化剂、防水透气膜YⅥ38和不锈钢网YⅤ37组成，液体催化剂涂抹于防水透气膜朝向反应液的一侧，得到负载有催化剂的防水透气膜YⅥ38；将不锈钢网YⅤ37放置于防水透气膜负载有液体催化剂的一侧，通过硅胶垫YⅦ39法兰固定于每个隔室上流区的侧表面；其中液体催化剂由催化剂、异丙醇、和去离子水混合制成，所述的催化剂为铂的质量含量为10％～20％的铂碳催化剂、或碳粉、四甲氧基苯基叶琳钻、二氧化锰等廉价催化剂；不锈钢网YⅤ37焊接不锈钢丝YⅧ40与外电路相连；阴极上边缘高度低于上流区出水口高度，阴极下边缘与阳极折板下缘高度相等；空气阴极设置于上流区圆管TⅡ2壁上远离石墨毡阳极的一侧，空气阴极所对应弧长为其所在隔室圆管TⅡ2侧壁对应弧长的三分之一。

可通过外部管路上十二个阀门的切换实现四个隔室的微生态周期性切换；在阀门切换频率为零(即不切换)的极限情况下，微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元等同于简单的ABR。而在另一种阀门切换频率无穷大的极限情况下，各隔室之间变得均一化，微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元表现出UASB的特征。通过调节阀门切换模式与切换频率可以极大增强微生态周期切换式微生物燃料电池堆污水处理功能单元的灵活性，可依据所处理污水的水质水量特点及负荷条件以配置最适的阀门切换模式与切换频率，使得微生态周期切换式微生物燃料电池堆按照ABR、UASB或介于二者之间的方式运行，得到最优污水处理效果。

各隔室外接电路可串联、并联或者混联连接，以提高产电性能及稳定性。

具体实施方式一，如图6～图9所示，对于设定的阀门切换周期T，采用相邻隔室顺时针切换模式，其流程为：隔室A31-隔室B32-隔室C33-隔室D34(0<t<T/4)，隔室D34-隔室A31-隔室B32-隔室C33(T/4<t<T/2)，隔室C33-隔室D34-隔室A31-隔室B32(T/2<t<3T/4)和隔室B32-隔室C33-隔室D34-隔室A31(3T/4<t<T)，即在一个切换周期的运行过程中，每个隔室都有T/4的时段作为进水隔室，还有1/4周期的时段作为出水隔室。

具体实施方式二，本实施方式与上述操作的不同点是：如图10、图11所示：对于某个给定的切换周期T，采用每隔一隔室切换模式，其流程为：隔室A31-隔室B32-隔室C33-隔室D34(0<t<T/2)和隔室C33-隔室D34-隔室A31-隔室B32(T/2<t<T)，即在一个切换周期的运行过程中，隔室A31和隔室C33都有T/2的时段作为进水隔室，还有T/2的时段作为第三隔室；而隔室B32和隔室D34都有T/2的时间作为第二隔室，还有T/2的时段作为出水隔室。

具体实施方式三，本实施方式与上述操作的不同点是：所述石墨毡阳极和空气阴极的金属连接部件采用导电性能与不锈钢近似而缓蚀性能更优越的钛金。

具体实施方式四，本实施方式与上述操作的不同点是：可增加圆管TⅠ1和圆管TⅡ2之间空间被均分的隔室数量n(n≥4)，相应的阀门切换模式除相邻隔室顺时针切换模式以外、还包括每隔一隔室切换模式直至每隔n-3隔室切换模式为止等若干种。

Claims

1.微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：包括圆管TⅠ(1)、圆管TⅡ(2)、下底板TⅢ(3)以及上盖板TⅣ(4)，所述圆管TⅠ(1)与圆管TⅡ(2)为同轴设置的有机玻璃管，且圆管TⅡ(2)设置在圆管TⅠ(1)的外层；所述下底板TⅢ(3)设置在两个同轴圆管的下部；所述上盖板TⅣ(4)设置在两个同轴圆管的上部；所述圆管TⅠ(1)与圆管TⅡ(2)之间的空间径向设置有隔板GⅠ(5)、隔板GⅡ(6)、隔板GⅢ(7)以及隔板GⅣ(8)将两个圆管内的空间平均分割为四个隔室，四个隔室分别为隔室A(31)、隔室B(32)、隔室C(33)以及隔室D(34)；所述每个隔室内分别径向设置有一个折板，四个隔室内的折板分别为折板ZⅠ(9)、折板ZⅡ(10)、折板ZⅢ(11)以及折板ZⅣ(12)，所述每个折板均将其所在隔室分隔成横剖面面积之比为1:5的上流区和下流区；

所述圆管TⅡ(2)的外侧壁上设置有十二个阀门，每个隔室的外侧壁上设置有三个阀门；

所述四个隔室的下流区侧壁上分别设置有进水孔JⅠ(13)、进水孔JⅡ(14)、进水孔JⅢ(15)以及进水孔JⅣ(16)；所述四个隔室的上流区侧壁上分别设置有出水孔CⅠ(17)、出水孔CⅡ(18)、出水孔CⅢ(19)以及出水孔CⅣ(20)；

所述上盖板TⅣ(4)上设置有硅胶垫SⅠ(21)和丝扣SⅡ(22)，所述圆管TⅠ(1)和上盖板TⅣ(4)之间通过丝扣SⅡ(22)密封，上盖板TⅣ(4)对应每个隔室的位置分别设置有外接电路预留孔YⅠ(27)、预留孔YⅡ(28)、预留孔YⅢ(29)以及预留孔YⅣ(30)，所述每个预留孔均通过胶圈和丝扣密封；

所述每个隔室内均设置有石墨毡阳极和空气阴极，所述石墨毡阳极上设置有石墨毡SⅣ(24)和不锈钢垫片SⅢ(23)，所述石墨毡SⅣ(24)的宽度小于折板的宽度，所述折板上端预留孔隙KⅠ(35)和下端预留孔隙KⅡ(36)将石墨毡SⅣ(24)缠绕于折板ZⅠ(9)、折板ZⅡ(10)、折板ZⅢ(11)以及折板ZⅣ(12)的上流区一侧；所述不锈钢垫片SⅢ(23)通过不锈钢螺丝SⅤ(25)固定于石墨毡SⅣ(24)顶端，并连接不锈钢丝SⅥ(26)通过所在隔室所对应的外接电路预留孔穿过上盖板TⅣ(4)与外电路相连；所述不锈钢垫片SⅢ(23)收集石墨毡SⅣ(24)电子；

所述空气阴极由液体催化剂、防水透气膜YⅥ(38)和不锈钢网YⅤ(37)组成，所述液体催化剂均匀涂抹在防水透气膜YⅥ(38)朝向反应液的一侧，获得负载有催化剂的防水透气膜；将不锈钢网YⅤ(37)设置在防水透气膜YⅥ(38)负载有液体催化剂的一侧，通过硅胶垫YⅦ(39)法兰固定于每个隔室上流区的侧表面；不锈钢网YⅤ(37)焊接不锈钢丝YⅧ(40)与外电路相连。

2.根据权利要求1所述的微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：所述每个隔室上流区出水孔位于上流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，每个隔室下流区进水孔位于下流区横剖面所对应圆心角的角平分线上，各隔室侧壁上设置的出水孔位置高于进水口位置。

3.根据权利要求1所述的微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：所述空气阴极上边缘低于上流区出水口，空气阴极下边缘与石墨毡阳极折板下缘高度相等；所述空气阴极设置于上流区圆管TⅡ(2)壁上，且与石墨毡阳极非接触，空气阴极对应弧长为所在隔室圆管TⅡ(2)侧壁对应弧长的三分之一。

4.根据权利要求1所述的微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：所述圆管TⅠ(1)的外壁和圆管TⅡ(2)的内壁上均设有与折板相配合的槽道；所述折板的下边缘至下底板TⅢ(3)的距离为石墨毡厚度的2倍～3倍，折板的上边缘至上盖板TⅣ(4)的距离为石墨毡厚度的1倍～2倍。

5.根据权利要求1所述的微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：所述液体催化剂包括催化剂、异丙醇以及去离子水，所述催化剂为铂的质量含量为10％～20％的铂碳催化剂、碳粉、四甲氧基苯基叶琳钻或二氧化锰。

6.根据权利要求1所述的微生态周期切换式微生物燃料电池堆，其特征是：所述石墨毡阳极和空气阴极的金属连接部件为不锈钢或钛金。

7.微生态周期切换式微生物燃料电池堆的发电工艺，其特征是：通过十二个阀门的切换实现四个隔室的微生态周期性切换，对于设定的阀门切换周期T，具有相邻隔室顺时针切换模式和每隔一隔室切换模式两种切换模式；

所述相邻隔室顺时针切换模式为，在一个切换周期的运行过程中，每个隔室都有T/4的时段作为进水隔室，T/4的时段作为出水隔室，其切换流程顺次为，在0<t<T/4时段内，隔室A(31)、隔室B(32)、隔室C(33)、隔室D(34)；在T/4<t<T/2时段内，隔室D(34)、隔室A(31)、隔室B(32)、隔室C(33)；在T/2<t<3T/4时段内，隔室C(33)、隔室D(34)、隔室A(31)、隔室B(32)；在3T/4<t<T时段内，隔室B(32)、隔室C(33)、隔室D(34)、隔室A(31)；

所述每隔一隔室的切换模式为，在一个切换周期的运行过程中，隔室A(31)和隔室C(33)均有T/2的时段作为进水隔室，有T/2的时段作为第三隔室；隔室B(32)和隔室D(34)均有T/2的时段作为第二隔室，有T/2的时段作为出水隔室，其切换流程顺次为，在0<t<T/2时段内，隔室A(31)、隔室B(32)、隔室C(33)、隔室D(34)；在T/2<t<T时段内，隔室C(33)、隔室D(34)、隔室A(31)、隔室B(32)；

圆管TⅠ(1)和圆管TⅡ(2)之间空间被均分的隔室数量为n，其中n≥4，阀门切换模式为相邻隔室顺时针切换模式、每隔一隔室切换模式至每隔n-3隔室切换模式；

所述每个隔室外接电路的连接方式为串联、并联或者混联。