CN211017259U - 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 - Google Patents
一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211017259U CN211017259U CN201921311589.1U CN201921311589U CN211017259U CN 211017259 U CN211017259 U CN 211017259U CN 201921311589 U CN201921311589 U CN 201921311589U CN 211017259 U CN211017259 U CN 211017259U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lawn
- microbial fuel
- fuel cell
- electric energy
- storage device
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
Abstract
本实用新型涉及一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统。包括草坪，微生物燃料电池组，电能存储装置，升压与稳压装置；其特征是微生物燃料电池组由多个微生物燃料电池串联或并/和联组成；微生物燃料电池包括阳极、阴极和导线，阳极埋在草坪下方，与草的根部相接触,阴极放在草坪上方；电能存储装置和升压与稳压装置放置在草坪上方，微生物燃料电池的阳极和阴极通过导线与电能存储装置连接，电能存储装置和升压与稳压装置相连接。此系统建造成本低，可自我维持，不需要复杂的管理。在利用了草坪的观赏和生态价值的同时产生了电能，实现了生产能源的绿色和可持续，是缓解未来能源危机的新手段。
Description
技术领域
本实用新型将草坪与微生物燃料电池结合用于发电,具体属于新能源和环境工程领域。特别涉及一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统。
背景技术
化石燃料是当前生产和生活的主要能源，然而化石燃料的使用产生了大量二氧化碳，这是温室效应产生的重要原因，由于化石燃料的储量有限，太阳能和生物质能等新能源在未来可持续的可再生能源生产中占有相当大的份额。然而在当前条件下，生物乙醇和生物柴油等生物质能源仍然具有一些缺点，例如，会与粮食生产争夺耕地，并且需要化肥等资源的投入等，从这个角度来看，生物质能源并不如期待那样绿色和可持续。
将植物和微生物燃料电池结合有望解决以上不足。植物通过叶子中的叶绿体进行光合作用，在太阳能的作用下将空气中的二氧化碳以有机物的形式固定。研究表明，植物具有根际沉淀作用，高达60％的光合作用产生的固定碳可以转移到植物根部。之后植物根系会向土壤中释放不同类型的有机化合物，包括糖类、有机酸、酶、聚合碳水化合物和死细胞等。植物微生物燃料电池旨在通过将活植物的根整合到微生物燃料电池的阳极室中，利用植物的根际沉淀和阳极微生物对有机物的降解作用，以清洁有效的方式将太阳能转化为电能，这具有重要的环境优势，例如，保存了生态系统中的营养物质，使用可再生能源以及生产过程中没有额外的温室气体排放等。从社会的角度来看，植物微生物燃料电池也有许多优势，它可以在自然环境中实施，例如湿地，对生态系统的干扰比较小，并且不与粮食所需的农业用地竞争。植物微生物燃料电池有很大的发电潜能，根据发表的研究估计，在西欧(即荷兰、比利时和法国)的气候条件下，植物的理论上净发电量可能达到67mW/m2。
随着社会的发展，生态环境和景观的艺术美感逐渐引起人们的关注。草坪不仅具有观赏价值，可以给人带来美观感受，而且能够保持水土、涵养水源和净化空气。由于草坪的多种价值，在我国许多城市兴起了草坪热，草坪的种植面积不断扩大。将草坪与微生物燃料电池结合，在充分利用了草坪的观赏价值和生态价值的同时回收电能，这将是缓解未来能源危机的不错的选择。
发明内容
如今，随着化石能源的逐渐枯竭和能源需求的逐渐增加，还有气候变化和环境污染等问题的存在，对可持续和可再生能源的需求变得迫切。生物乙醇或生物柴油等生物能源的在当前生产工艺下经常与粮食生产竞争，而利用植物的根际沉淀作用，通过植物与微生物燃料电池结合可以产生电能，对生态环境影响较小，且不会与耕地竞争，可以实现能源真正的绿色和可持续。草坪是园林绿地的重要材料，具有生长速度快，效益明显的特点，可以作为与微生物燃料电池组合的优良植物。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统；包括草坪，微生物燃料电池组，电能存储装置，升压与稳压装置；其特征是微生物燃料电池组由多个微生物燃料电池串联或/和并联组成；微生物燃料电池包括阳极、阴极和导线，阳极埋在草坪下方，与草的根部相接触,阴极放在草坪上方；电能存储装置和升压与稳压装置放置在草坪上方，微生物燃料电池的阳极和阴极通过导线与电能存储装置连接，电能存储装置和升压与稳压装置相连接。
所述的阳极面积为20-100cm2；阴极为直径1-2cm,长度5-10cm的碳刷。
所述的阴极和阳极的距离为2-4cm。
所述的阳极为石墨板、石墨毡、碳布，不锈钢板或不锈钢网。
所述的导线为铜线或钛线。
所述的草种为细弱翦股颖、匍匐剪股颖、羊茅、黑麦草、无芒雀麦、格兰马草、野牛草、地毯草、假俭草或结缕草。
所述的电能存储装置优选磷酸铁锂蓄电池或超级电容。
所述的升压与稳压装置优选DC-DC升压稳压模块。
所述的微生物燃料电池组是由多个微生物燃料电池进行并联或/和串联。
无论采用串联或并联的方式，其目的在于将微生物燃料电池堆叠，从而提高微生物燃料电池的输出功率。
草坪微生物燃料电池发电系统包括草坪，微生物燃料电池组，电能存储装置，升压与稳压装置。
阳极为石墨板，石墨毡，碳布，不锈钢板或不锈钢网，放置在草坪下方，其中阳极以石墨毡为佳，石墨毡价格便宜，且草的根部在生长过程中可以穿过石墨毡，增大与阳极的接触面积，保持比较好的传质效果。
阴极为碳刷，放置在草坪上方，碳刷具有较大的表面积，并且对草坪的生长和美观的影响较小。
导线为铜线或钛线。草种为细弱翦股颖、匍匐剪股颖、羊茅、黑麦草、无芒雀麦、格兰马草、野牛草、地毯草、假俭草、结缕草等，具体种植的草种应结合当地的气候条件和草坪的作用来选择。
电能存储装置与微生物燃料电池的阴极和阳极连接，将微生物燃料电池产生的电能加以存储。由于微生物燃料电池产生的电压较低，一般为200-600毫伏。
为了将电能加以利用，需要对微生物燃料电池产生的电压加以稳定和升压；增加升压与稳压装置；升压与稳压装置的输入端和电能存储装置连接，用于提升电压，对草坪微生物燃料电池产生的电压加以利用。电能存储装置和升压与稳压装置均放置在草坪上方。
此系统建造成本低，可自我维持，不需要复杂的管理。在利用了草坪的观赏和生态价值的同时产生了电能，实现了生产能源的绿色和可持续，是缓解未来能源危机的新手段。
本实用新型将草坪与微生物燃料电池结合用于电能的产生，与其他技术相比利用了植物的光合作用，无需额外资源的输入，对环境不产生负面效果，不存在如生物乙醇和生物柴油那样与粮食竞争的缺点。结构简单，建造和运行成本低，易于管理维护，有不错的产电效果，实现了能源的绿色和可持续生产。
附图说明
图1：草坪微生物燃料电池发电系统示意图；
图2：草坪微生物燃料电池系统串联俯视图；
图3：草坪微生物燃料电池系统并联俯视图；
1-草坪；2-阴极；3-导线；4-阳极；5-电能存储装置；6-升压与稳压装置。
具体实施方式
实施例1
草坪微生物燃料电池系统包括草坪1，微生物燃料电池组，电能存储装置5，升压与稳压装置6。其中微生物燃料电池组由多个微生物燃料电池串联组成，单个的微生物燃料电池包括阳极4、阴极2和导线3，如图1所示。草种包括细弱翦股颖、匍匐剪股颖、羊茅、黑麦草、无芒雀麦、格兰马草、野牛草、地毯草、假俭草或结缕草等。具体草种应结合当地的气候条件和草坪的作用来选择。阳极埋在草坪下方，与草的根部相接触,材料为石墨板，石墨毡，碳布，不锈钢板或不锈钢网；阳极面积为20-100cm2,阴极放在草坪上方，材料为直径1-2cm,长度5-10cm的碳刷。阴极和阳极的距离为2-4cm。由于单个微生物燃料电池的产电功率较低，所以将多个微生物燃料电池进行串联，提高系统的电压，如图2所示。电能存储装置和升压与稳压装置放置在草坪上方，微生物燃料电池组通过导线与电能存储装置连接，电能存储装置选用磷酸铁锂蓄电池或超级电容，电能存储装置和升压与稳压装置相连接，升压与稳压装置选用DC-DC升压稳压模块。草坪微生物燃料电池产生的电能存储在电能存储装置中，然后通过升压与稳压装置对电压加以升高，驱动LED灯，用于园林绿地夜晚的装饰或者照明。点亮LED彩灯需要3V的电压，通过升压与稳压装置，使电压能满足点亮LED灯的要求。
实施例2
草坪微生物燃料电池系统包括草坪，微生物燃料电池组，电能存储装置，升压与稳压装置。其中微生物燃料电池组由多个微生物燃料电池并联组成，单个的微生物燃料电池包括阳极、阴极和导线。草种包括细弱翦股颖、匍匐剪股颖、羊茅、黑麦草、无芒雀麦、格兰马草、野牛草、地毯草、假俭草或结缕草等。具体草种应结合当地的气候条件和草坪的作用来选择。阳极埋在草坪下方，与草的根部相接触,材料为石墨板，石墨毡，碳布，不锈钢板或不锈钢网。阳极面积为20-100cm2,阴极放在草坪上方，材料为直径1-2cm,长度5-10cm的碳刷。阴极和阳极的距离为2-4cm。由于单个微生物燃料电池的产电功率较低，所以将多个微生物燃料电池进行并联，提高系统的电压，如图3所示。电能存储装置和升压与稳压装置放置在草坪上方，微生物燃料电池组通过导线与电能存储装置连接，电能存储装置选用磷酸铁锂蓄电池或超级电容，电能存储装置和升压与稳压装置相连接，升压与稳压装置选用DC-DC升压稳压模块。草坪微生物燃料电池产生的电能存储在电能存储装置中，然后通过升压与稳压装置对电压加以升高，驱动LED灯，用于园林绿地夜晚的装饰或者照明。点亮LED彩灯需要3V的电压，通过升压与稳压装置，使电压能满足点亮LED灯的要求。
本实用新型公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本实用新型的技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本实用新型精神、范围和内容中。
Claims (6)
1.一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统；包括草坪，微生物燃料电池组，电能存储装置，升压与稳压装置；其特征是微生物燃料电池组由多个微生物燃料电池串联或/和并联组成，微生物燃料电池包括阳极、阴极和导线；阳极埋在草坪下方，与草的根部相接触,阴极放在草坪上方；电能存储装置和升压与稳压装置放置在草坪上方，微生物燃料电池组通过导线和电能存储装置连接，电能存储装置和升压与稳压装置相连接；所述的电能存储装置选用磷酸铁锂蓄电池或超级电容；所述的升压与稳压装置选用DC-DC升压稳压模块。
2.如权利要求1所述的系统；其特征是阳极面积为20-100cm2；阴极为直径1-2cm,长度5-10cm的碳刷。
3.如权利要求1所述的系统；其特征是阴极和阳极的距离为2-4cm。
4.如权利要求1所述的系统；其特征是阳极为石墨板、石墨毡、碳布，不锈钢板或不锈钢网。
5.如权利要求1所述的系统；其特征是导线为铜线或钛线。
6.如权利要求1所述的系统；其特征是草种为细弱翦股颖、匍匐剪股颖、羊茅、黑麦草、无芒雀麦、格兰马草、野牛草、地毯草、假俭草或结缕草。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921311589.1U CN211017259U (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921311589.1U CN211017259U (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211017259U true CN211017259U (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=71476466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921311589.1U Expired - Fee Related CN211017259U (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211017259U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110492160A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-22 | 天津大学 | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 |
-
2019
- 2019-08-08 CN CN201921311589.1U patent/CN211017259U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110492160A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-22 | 天津大学 | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghafoor et al. | Current status and overview of renewable energy potential in Pakistan for continuous energy sustainability | |
| Sayigh | Renewable energy—the way forward | |
| Verma et al. | Utility of duckweeds as source of biomass energy: a review | |
| Chaoqun | Researches on application of the renewable energy technologies in the development of low-carbon rural tourism | |
| Bie et al. | An Overview of Rural Electrification in China: History, technology, and emerging trends | |
| CN103165932A (zh) | 一种可产生电能的绿色屋顶系统及应用 | |
| CN101574030B (zh) | 一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机 | |
| CN205584870U (zh) | 一种基于生物电化学的家庭生态园艺系统 | |
| CN211017259U (zh) | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 | |
| CN102796656A (zh) | 一种利用生物质发电的系统及方法 | |
| Baizakov et al. | Methods of using ecological sources of clean energy in the cultivation of bell pepper seedlings | |
| Kwon et al. | Efficiency of Spathiphyllum spp. as a plant-microbial fuel cell | |
| CN103526962B (zh) | 水稻种植循环经济生态连锁式经营系统 | |
| CN103053388A (zh) | 绿色环保太阳能声光控制及自动浇灌系统 | |
| CN201976519U (zh) | 低碳全智能大棚光伏光热一体化发电系统 | |
| Pathak | Energy crisis: a review | |
| Awogbemi et al. | A survey of solar energy utilization for sustainable development in Nigeria | |
| CN201323753Y (zh) | 风力发电系统应用在插秧机上的动力装置 | |
| CN101433142A (zh) | 太阳能光伏发电与风电互补应用在插秧机上的动力装置 | |
| CN100560236C (zh) | 生物质资源化循环利用的系统 | |
| CN110492160A (zh) | 一种用于发电的草坪微生物燃料电池系统 | |
| CN107871879A (zh) | 一种绿色屋顶系统 | |
| CN102150605A (zh) | 一种将光风氢新能源系统应用在豆芽机上的调温调湿装置 | |
| CN102577878A (zh) | 低碳全智能大棚光伏光热一体化发电系统 | |
| CN111342101A (zh) | 一种阳极光合太阳能燃料电池系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200714 Termination date: 20210808 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |