CN202495533U

CN202495533U - 一种微生物燃料电池容器

Info

Publication number: CN202495533U
Application number: CN2012201227589U
Authority: CN
Inventors: 朱家伟; 唐骋; 祝欣; 孙圆; 古玺; 田兴军
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29

Abstract

本实用新型公开了一种微生物燃料电池容器，包括阳极室、阴极室、质子交换膜、紧固装置、第一橡胶垫和第二橡胶垫；阳极室包括设有第一注入孔的第一顶板、第一底板、呈弧面的第一室壁，第一室壁固定连接在第一顶板和第一底板之间，阳极室的一侧为开口，第一橡胶垫沿着阳极室的开口固定在阳极室的侧壁上；阴极室包括设有第二注入孔的第二顶板、第二底板和呈弧面的第二室壁，第二室壁固定连接在第二顶板和第二底板之间，阴极室的一侧为开口，第二橡胶垫沿着阴极室的开口固定于阴极室的侧壁上；质子交换膜嵌至于第一橡胶垫和第二橡胶垫之间；紧固装置连接阳极室和阴极室，使第一橡胶垫和第二橡胶垫相贴合。该结构的电池容器结构牢靠，清洗便利。

Description

一种微生物燃料电池容器

技术领域

本实用新型涉及一种电池容器，具体来说，涉及一种微生物燃料电池容器。

背景技术

微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。微生物燃料电池的基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。用于盛放微生物燃料的容器通常采用双室型，即微生物燃料电池容器包括阳极室和阴极室。例如“H”形的微生物燃料电池容器，在阳极室和阴极室之间设置一个通道，该通道分别连接阳极室和阴极室，同时，该通道中设置有半透膜。阳极室和阴极室均为长方体构型，所以阳极室和阴极室中有多处直角，不方便实验后清洗。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种微生物燃料电池容器，使用该结构的电池容器结构牢靠，清洗便利。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种微生物燃料电池容器，包括阳极室、阴极室、质子交换膜、紧固装置、呈框形的第一橡胶垫和呈框形的第二橡胶垫；阳极室包括设有第一注入孔的第一顶板、第一底板、呈弧面的第一室壁，第一顶板和第一底板相互平行，第一室壁固定连接在第一顶板和第一底板之间，阳极室的一侧为开口，第一橡胶垫沿着阳极室的开口固定在阳极室的侧壁上；阴极室包括设有第二注入孔的第二顶板、第二底板和呈弧面的第二室壁，第二顶板和第二底板相互平行，第二室壁固定连接在第二顶板和第二底板之间，阴极室的一侧为开口，第二橡胶垫沿着阴极室的开口固定于阴极室的侧壁上；质子交换膜嵌至于第一橡胶垫和第二橡胶垫之间；紧固装置连接阳极室和阴极室，使第一橡胶垫和第二橡胶垫相贴合。

进一步，所述的微生物燃料电池容器，还包括第一封盖和第二封盖，第一封盖与第一注入孔连接，第二封盖与第二注入孔连接。

进一步，所述的第一注入孔的孔壁伸出第一顶板，且第一注入孔的孔壁设有外螺纹，第一封盖设有与第一注入孔的外螺纹相配合的内螺纹；所述的第二注入孔的孔壁伸出第二顶板，且第二注入孔的孔壁设有外螺纹，第二封盖设有与第二注入孔的外螺纹相配合的内螺纹。

进一步，所述的第一注入孔的半径1厘米至1.05厘米之间；所述的第二注入孔的半径1厘米至1.05厘米之间。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.清洗便利。现有技术中，阳极室和阴极室中有多处直角，不方便实验后清洗。而本实用新型的电池容器，在使用完毕需要清洗时，首先卸载紧固装置，从而使得第一橡胶垫和第二橡胶垫相分离，也即阳极室和阴极室分离。因为阳极室的第一室壁和阴极室的第二室壁均呈弧面，所以电池容器的阳极室和阴极室中没有直角。这样便于清洗阳极室和阴极室，且清洗更干净。

2.注入阳极液和阴极液方便，且密封性佳。现有技术中，注入阳极液和阴极液的开口非常小，虽然可以减少阳极液和阴极液泄漏，但是给注入阳极液和阴极液带来了很大麻烦。本实用新型中的第一注入孔的半径和第二注入孔的半径均1厘米至1.05厘米之间，且设置第一封盖与第一注入孔连接，设置第二封盖与第二注入孔连接。这样，既便于注入阳极液和阴极液，又可以提高密封性，防止阳极液和阴极液泄漏。

3.结构牢靠。本实用新型的微生物燃料电池容器，还包括紧固装置，该紧固装置位于阳极室和阴极室之间。通过设置紧固装置，可以加强阳极室、阴极室和橡胶垫之间连接的牢靠性，避免微生物燃料从阳极室和橡胶垫之间，或者从阴极室和橡胶垫之间泄漏。

4.封口装置的成本低廉且可以重复使用。现有技术中，微生物燃料电池的阴阳两极都是使用封口膜进行密封。但是封口膜有着密封性不牢靠，受溶液浸泡后易脱落，且价格高，不能重复利用。而本实用新型采用第一封盖与第一注入孔连接，第二封盖与第二注入孔连接。通过在第一封盖、第一注入孔、第二封盖和第二注入孔上设置螺纹，第一封盖可以非常容易安装在第一注入孔上，或者从第一注入孔上拆卸下来；第二封盖可以非常容易安装在第二注入孔上，或者从第二注入孔上拆卸下来。由第一封盖和第二封盖组成的封口装置可以重复使用，且成本低廉。

附图说明

图1是本发明的纵向剖视图。

图2至图1的A-A剖视图。

图中有：阳极室1、第一注入孔101、第一顶板102、第一底板103、第一室壁104、阴极室2、第二注入孔201、第二顶板202、第二底板203、第二室壁204、质子交换膜3、第一橡胶垫4、第一立柱5、第二立柱6、第三立柱7、第四立柱8、上螺栓9、下螺栓10、第二橡胶垫11。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一种微生物燃料电池容器，包括阳极室1、阴极室2、质子交换膜3、紧固装置、第一橡胶垫4和第二橡胶垫11。第一橡胶垫4和第二橡胶垫11均呈框形。阳极室1包括第一顶板102、第一底板103和第一室壁104。第一顶板102上设有第一注入孔101。第一注入孔101连通第一顶板102的上部空间和第一顶板102的下部空间。第一室壁104呈弧面。第一顶板102和第一底板103相互平行，第一室壁104固定连接在第一顶板102和第一底板103之间。阳极室1的一侧为开口。第一橡胶垫4沿着阳极室1的开口固定在阳极室1的侧壁上。阴极室2包括第二顶板202、第二底板203和第二室壁204。第二顶板202上设有第二注入孔201。第二注入孔201连通第二顶板202的上部空间和第二顶板202的下部空间。第二室壁204呈弧面。第二顶板202和第二底板203相互平行，第二室壁204固定连接在第二顶板202和第二底板203之间。阴极室2的一侧为开口。第二橡胶垫11沿着阴极室2的开口固定于阴极室2的侧壁上。阳极室1的开口和阴极室2的开口相对。质子交换膜3嵌至于第一橡胶垫4和第二橡胶垫11之间。紧固装置连接阳极室1和阴极室2，使第一橡胶垫4和第二橡胶垫11相贴合。这样，阳极室1和阴极室2之间只隔着一层质子交换膜3。

组装该结构的微生物燃料电池容器时，先将阳极室1、阴极室2和质子交换膜3用蒸馏水冲洗干净，再将阳极室1、阴极室2和质子交换膜3分别浸泡在3%的双氧水中30分钟，然后将阳极室1、阴极室2和质子交换膜3放到无菌操作台上，打开紫外灯杀菌并通风，持续30分钟，接着关闭紫外灯，在无菌操作台上组装电池容器：将质子交换膜3夹在第一橡胶垫4和第二橡胶垫11之间，然后用上螺栓9紧固位于第一顶板102上的第一立柱5和第三立柱7，用下螺栓10紧固位于第一底板103下的第二立柱6和第四立柱8。组装完成后，继续在无菌操作台上通过第一注入孔101往阳极室1内灌装阳极溶液，通过第二注入孔201往阴极室2内灌装阴极溶液。灌满溶液后，用第一封盖盖好第一注入孔101连接，第二封盖盖好第二注入孔201。由于第一室壁104和第二室壁204均呈弧面，没有棱角，便于清洗干净电池容器。

进一步，所述的第一室壁104和第二室壁204沿质子交换膜3相互对称。这样，该电池容器结构对称，便于控制和观察微生物燃料的容量。尤其，所述的第一室壁104的横截面和第二室壁204的横截面均呈半圆形。

进一步，为避免微生物燃料从电池容器中泄漏，所述的微生物燃料电池容器，还包括第一封盖和第二封盖，第一封盖与第一注入孔101连接，第二封盖与第二注入孔201连接。这样，通过第一注入孔101向阳极室1中添加微生物燃料后，用第一封盖与第一注入孔101连接，可以避免微生物燃料从阳极室1中泄漏。同样，通过第二注入孔201向阴极室2中添加微生物燃料后，用第二封盖与第二注入孔201连接，可以避免微生物燃料从阴极室2中泄漏。为便于安装和拆卸，第一注入孔101的孔壁伸出第一顶板102，且第一注入孔101的孔壁设有外螺纹，第一封盖设有与第一注入孔101的外螺纹相配合的内螺纹；第二注入孔201的孔壁伸出第二顶板202，且第二注入孔201的孔壁设有外螺纹，第二封盖设有与第二注入孔201的外螺纹相配合的内螺纹。这样，通过第一封盖的内螺纹与第一注入孔101的外螺纹之间的配合，可以实现第一封盖安装在第一注入孔101上，或者从第一注入孔101拆卸下来。同样，对于第二封盖和第二注入孔201亦是如此。

进一步，为提高向电池容器中添加微生物燃料的效率，所述的第一注入孔101的半径1厘米至1.05厘米之间；所述的第二注入孔201的半径1厘米至1.05厘米之间。通过增加第一注入孔101的半径和第二注入孔201的半径，可以提高添加微生物燃料的效率。

进一步，紧固装置的结构可以是多种，本实用新型优选下面三种结构：

第一种结构：所述的紧固装置包括设置在第一顶板102上表面的第一立柱5，设置在第一底板103下表面的第二立柱6，设置在第二顶板202上表面的第三立柱7，设置在第二底板203下表面的第四立柱8，第一立柱5和第三立柱7通过上螺栓9固定连接，第二立柱6和第四立柱8通过下螺栓10固定连接。

这样，上螺栓9、第一立柱5和第三立柱7之间的连接，提高了第一顶板102和第二顶板202连接的紧密性。下螺栓10、第二立柱6和第四立柱8之间的连接，提高了第一底板103和第二底板203连接的紧密性。

第二种结构：与第一种结构相同，不同的是：所述的第一立柱5、第二立柱6、第三立柱7和第四立柱8分别为两根。通过分别设置两根第一立柱5、第二立柱6、第三立柱7和第四立柱8，可以进一步提高阳极室1、阴极室2和橡胶垫4之间连接的牢靠性。

第三种结构：紧固装置为圆环，该圆环固定在第一室壁104和第二室壁204的外侧。圆环对第一室壁104和第二室壁204施加压力，是第一室壁104和第二室壁204之间保持相对的压力，从而提高阳极室1、阴极室2和橡胶垫4之间连接的牢靠性。

Claims

1.一种微生物燃料电池容器，其特征在于，包括阳极室（1）、阴极室（2）、质子交换膜（3）、紧固装置、呈框形的第一橡胶垫（4）和呈框形的第二橡胶垫（11）；阳极室（1）包括设有第一注入孔（101）的第一顶板（102）、第一底板（103）、呈弧面的第一室壁（104），第一顶板（102）和第一底板（103）相互平行，第一室壁（104）固定连接在第一顶板（102）和第一底板（103）之间，阳极室（1）的一侧为开口，第一橡胶垫（4）沿着阳极室（1）的开口固定在阳极室（1）的侧壁上；阴极室（2）包括设有第二注入孔（201）的第二顶板（202）、第二底板（203）和呈弧面的第二室壁（204），第二顶板（202）和第二底板（203）相互平行，第二室壁（204）固定连接在第二顶板（202）和第二底板（203）之间，阴极室（2）的一侧为开口，第二橡胶垫（11）沿着阴极室（2）的开口固定于阴极室（2）的侧壁上；质子交换膜（3）嵌至于第一橡胶垫（4）和第二橡胶垫（11）之间；紧固装置连接阳极室（1）和阴极室（2），使第一橡胶垫（4）和第二橡胶垫（11）相贴合。

2.按照权利要求1所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的第一室壁（104）和第二室壁（204）沿质子交换膜（3）相互对称。

3.按照权利要求2所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的第一室壁（104）的横截面和第二室壁（204）的横截面均呈半圆形。

4.按照权利要求1所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，还包括第一封盖和第二封盖，第一封盖与第一注入孔（101）连接，第二封盖与第二注入孔（201）连接。

5. 按照权利要求4所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的第一注入孔（101）的孔壁伸出第一顶板（102），且第一注入孔（101）的孔壁设有外螺纹，第一封盖设有与第一注入孔（101）的外螺纹相配合的内螺纹；所述的第二注入孔（201）的孔壁伸出第二顶板（202），且第二注入孔（201）的孔壁设有外螺纹，第二封盖设有与第二注入孔（201）的外螺纹相配合的内螺纹。

6. 按照权利要求5所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的第一注入孔（101）的半径1厘米至1.05厘米之间；所述的第二注入孔（201）的半径1厘米至1.05厘米之间。

7.按照权利要求1所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的紧固装置包括设置在第一顶板（102）上表面的第一立柱（5），设置在第一底板（103）下表面的第二立柱（6），设置在第二顶板（202）上表面的第三立柱（7），设置在第二底板（203）下表面的第四立柱（8），第一立柱（5）和第三立柱（7）通过上螺栓（9）固定连接，第二立柱（6）和第四立柱（8）通过下螺栓（10）固定连接。

8.按照权利要求7所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的第一立柱（5）、第二立柱（6）、第三立柱（7）和第四立柱（8）分别为两根。

9.按照权利要求1所述的微生物燃料电池容器，其特征在于，所述的紧固装置为圆环，该圆环固定在第一室壁（104）和第二室壁（204）的外侧。