CN110048146B - 一种负压吸附式微生物燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负压吸附式微生物燃料电池，包括阴极室和阳极室，阴极室的一个外侧面或多个外侧面相贴有阳极室；阴极室包括上端面中心设有方槽A的阴极室本体，阴极室本体的各外侧面开有负压气室，负压气室的两侧壁上设有气道，且相邻两负压气室之间的气道相连通；在阴极室本体的上端面一侧设有与负压气室相通的泄压开关和排气单向阀；阴极室与阳极室相贴合的面之间设有质子交换膜和密封圈，阴极室与阳极室其他未相互贴合的面上通过密封圈贴合有反应室侧板。本发明的优点在于：本发明能够改善传统微生物燃料电池内阻过大且可以应用于实际。

Description

一种负压吸附式微生物燃料电池
技术领域
本发明属于燃料电池领域，特别涉及一种负压吸附式微生物燃料电池。
背景技术
微生物燃料电池技术是通过阳极室的微生物氧化底物中的有机物，从而将有机物中的化学能转换成其他可利用能量的一种新型的产能技术。基于这一原理，微生物燃料电池技术可以实现在处理废水的同时产生能量，这使其取代传统废水处理技术成为可能。研究中发现，电极之间的距离是影响微生物燃料电池性能的关键因素之一，质子扩散的阻力也在很大程度上影响着微生物燃料电池的性能。将多个微生物燃料电池通过串联连接能有效提高电压，但当电流过大时会出现电压反转的现象，影响电池性能。
尽管科研人员目前已取得诸多成果，但是有关微生物燃料的研究仍处于实验室阶段。
因此，研发一种能够改善传统微生物燃料电池内阻过大且可以应用于实际的负压吸附式微生物燃料电池是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够改善传统微生物燃料电池内阻过大且可以应用于实际的负压吸附式微生物燃料电池。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种负压吸附式微生物燃料电池，其创新点在于：包括阴极室和阳极室，所述阴极室的一个外侧面或多个外侧面相贴有阳极室；
所述阴极室包括上端面中心设有方槽A的阴极室本体，所述方槽A用于盛放阴极液；所述阴极室本体的各外侧面开有负压气室，所述负压气室包括一凹陷框体，且凹陷框体中心设有一圆孔A以及与圆孔A相配合的环形凸起，且环形凸起的外端面与阴极室本体的外侧面齐平；所述凹陷框体的两侧壁上设有气道，且相邻两负压气室之间的气道相连通；在阴极室本体的上端面一侧设有与负压气室相通的泄压开关和排气单向阀；
所述阳极室包括上端面中心设有方槽B的阳极室本体，所述阳极室本体的各侧面中心设有与圆孔A相配合的圆孔B；
所述阴极室与阳极室相贴合的面之间设有质子交换膜和密封圈，所述阴极室与阳极室其他未相互贴合的面上通过密封圈贴合有反应室侧板。
进一步地，所述环形凸起的外端面上设有环形凹坑A，负压气室外侧的侧面上设有环形凹坑B；所述反应室侧板的内侧面由中心向外侧依次设置有环形凹坑C和环形凹坑D，且环形凹坑C与环形凹坑A相配合，环形凹坑D与环形凹坑B相配合。
进一步地，所述密封圈包括内密封圈和外密封圈，所述内密封圈配合设置在环形凹坑A内，所述外密封圈配合设置在环形凹坑B内或所述内密封圈配合设置在与阳极室贴合的反应室侧板的环形凹坑C内，所述外密封圈配合设置在与阳极室贴合的反应室侧板的环形凹坑D内。
本发明的优点在于：
（1）本发明负压吸附式微生物燃料电池，相连的阴极室与阳极室之间通过面对面贴合，避免传统微生物燃料电池通过外伸管口进行连接，进而使得本结构微生物燃料电池结构具有较小的电极间距，与传统MFC相比，电池的电极间距可缩短至少46%，能够有效改善传统微生物燃料电池内阻过大的问题；同时，阴极室与阳极室之间的组装方式使其可以无限放大，有利于实际推广应用；
（2）本发明负压吸附式微生物燃料电池，其中，密封圈采用内密封圈与外密封圈结合的形式，双重密封形式，进一步提升相互之间的密封效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例负压吸附式微生物燃料电池的一种结构示意图。
图2为图1中阴极室的具体结构示意图。
图3为实施例负压吸附式微生物燃料电池的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例负压吸附式微生物燃料电池，如图1所示，包括一阴极室1和一阳极室2，阴极室1的一个外侧面相贴阳极室2。
阴极室1的具体结构，如图2所示，包括上端面中心设有正方形方槽14的阴极室本体13，正方形方槽14用于盛放阴极液；阴极室本体13的各外侧面开有负压气室11，负压气室11包括一凹陷框体111，且凹陷框体111中心设有一圆孔A以及与圆孔A相配合的环形凸起112，且环形凸起112的外端面与阴极室本体13的外侧面齐平；凹陷框体111的两侧壁上设有气道12，且相邻两负压气室11之间的气道12相连通；在阴极室本体13的上端面一侧设有与负压气室11相通的泄压开关5和排气单向阀6。
阳极室2，如图1所示，包括上端面中心设有端部为弧形过渡的正方形方槽22的阳极室本体21，阳极室本体21的各侧面中心设有与圆孔A相配合的圆孔23。
阴极室1与阳极室2相贴合的面之间设有质子交换膜和密封圈4，阴极室与阳极室其他未相互贴合的面上通过密封圈4贴合有反应室侧板3。
作为实施例更具体的实施方式为环形凸起112的外端面上设有环形凹坑A，负压气室11外侧的侧面上设有环形凹坑B；反应室侧板3的内侧面由中心向外侧依次设置有环形凹坑C和环形凹坑D，且环形凹坑C与环形凹坑A相匹配，环形凹坑D与环形凹坑B相匹配。
密封圈4包括内密封圈41和外密封圈42，阴极室1与阳极室2相贴合面间的内密封圈41配合设置在环形凹坑A内，外密封圈42配合设置在环形凹坑B内；同时，阴极室1与反应室侧板3相贴合面间的内密封圈41也配合设置在环形凹坑A内，外密封圈42配合设置在环形凹坑B内；阳极室2与反应室侧板3相贴合面间的内密封圈41配合设置在环形凹坑C内，外密封圈42配合设置在环形凹坑D内。
本实施例负压吸附式微生物燃料电池中的阴极室1和阳极室2不局限于单个之间的组装，也可采用多个阴极室1和阳极室2进行组装，如阴极室1和阳极室2各8个，可以将16个模块组装成正方形的形状，阴极室1和阳极室2相间组装，组装拼合示意图如图3所示；作为本领域人员可知，组装拼合后的形状不局限于正方形，也可以是其他形状，如六边形；两室之间夹有质子交换膜和密封圈4，阴极室1和阳极室2中间夹有质子交换膜和密封圈4，阳极室2和阴极室1其他未贴合的面使用反应室侧板3贴合，中间夹有密封圈4。
本实施例气压吸附式微生物燃料电池，在组装夹紧时通过气泵将负压气室11的空气从排气单向阀6中排出，气室内形成低于大气压强的压力，从而将阴极室1周围的阳极室2与反应室侧板3吸合在阴极室1侧面。
本发明在具体实施时，阳极室2中产电微生物产生的电子通多阳极传到外电路中进入阴极室1的阴极中，阳极室1的质子穿过阳极室1周围的通孔和质子交换膜进入阳极室2周围的阴极室1中，在阴极室1中的阴极表面电子、质子和电子受体发生三相还原反应，从而构成电流回路带动负载。
本实施例负压吸附式微生物燃料电池，相连的阴极室1与阳极室2之间通过面对面贴合，避免传统微生物燃料电池通过外伸管口进行连接，进而使得本结构微生物燃料电池结构具有较小的电极间距，能够有效改善传统微生物燃料电池内阻过大的问题；同时，阴极室1与阳极室2之间的组装方式使其可以无限放大，有利于实际推广应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种负压吸附式微生物燃料电池，其特征在于：包括阴极室和阳极室，所述阴极室的一个外侧面或多个外侧面相贴有阳极室；
所述阴极室包括上端面中心设有方槽A的阴极室本体，所述方槽A用于盛放阴极液；所述阴极室本体的各外侧面开有负压气室，所述负压气室包括一凹陷框体，且凹陷框体中心设有一圆孔A以及与圆孔A相配合的环形凸起，且环形凸起的外端面与阴极室本体的外侧面齐平；所述凹陷框体的两侧壁上设有气道，且相邻两负压气室之间的气道相连通；在阴极室本体的上端面一侧设有与负压气室相通的泄压开关和排气单向阀；
所述阳极室包括上端面中心设有方槽B的阳极室本体，所述阳极室本体的各侧面中心设有与圆孔A相配合的圆孔B；
所述阴极室与阳极室相贴合的面之间设有质子交换膜和密封圈，所述阴极室与阳极室其他未相互贴合的面上通过密封圈贴合有反应室侧板。
2.根据权利要求1所述的负压吸附式微生物燃料电池，其特征在于：所述环形凸起的外端面上设有环形凹坑A，负压气室外侧的侧面上设有环形凹坑B；所述反应室侧板的内侧面由中心向外侧依次设置有环形凹坑C和环形凹坑D，且环形凹坑C与环形凹坑A相配合，环形凹坑D与环形凹坑B相配合。
3.根据权利要求2所述的负压吸附式微生物燃料电池，其特征在于：所述密封圈包括内密封圈和外密封圈，所述内密封圈配合设置在环形凹坑A内，所述外密封圈配合设置在环形凹坑B内或所述内密封圈配合设置在与阳极室贴合的反应室侧板的环形凹坑C内，所述外密封圈配合设置在与阳极室贴合的反应室侧板的环形凹坑D内。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102610843A (zh) * 2012-03-29 2012-07-25 南京大学 一种微生物燃料电池
CN103840186A (zh) * 2014-03-21 2014-06-04 南京大学 一种新型微生物燃料电池发生装置
CN204424377U (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 河南工业大学 一种卡口型可灭菌微生物燃料电池容器
CN105355951A (zh) * 2015-11-03 2016-02-24 中国科学院过程工程研究所 一种变温变压且气氛可调的微生物电池及其产电和电解方法
CN105552416A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 山东星火科学技术研究院 一种微生物燃料电池
CN106876760A (zh) * 2017-01-22 2017-06-20 南通大学 一种可拓展连续流无膜空气阴极微生物燃料电池装置
CN108172860A (zh) * 2018-01-01 2018-06-15 上海应用技术大学 一种多功能微生物燃料电池反应装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102610843A (zh) * 2012-03-29 2012-07-25 南京大学 一种微生物燃料电池
CN103840186A (zh) * 2014-03-21 2014-06-04 南京大学 一种新型微生物燃料电池发生装置
CN204424377U (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 河南工业大学 一种卡口型可灭菌微生物燃料电池容器
CN105355951A (zh) * 2015-11-03 2016-02-24 中国科学院过程工程研究所 一种变温变压且气氛可调的微生物电池及其产电和电解方法
CN105552416A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 山东星火科学技术研究院 一种微生物燃料电池
CN106876760A (zh) * 2017-01-22 2017-06-20 南通大学 一种可拓展连续流无膜空气阴极微生物燃料电池装置
CN108172860A (zh) * 2018-01-01 2018-06-15 上海应用技术大学 一种多功能微生物燃料电池反应装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Promoting electrogenic ability of microbes with negative pressure;Yong Xiao等;《Journal of Power Sources》;20121121;第229卷;第79-83页 *

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