TWI817078B - 應用自產電流產生電磁場之裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係為一種應用自產電流產生電磁場之裝置，主要包含一反應室裝置、一漆包線、一外部電阻與一電壓軟體所構成，本創作所述之自產電流可分為兩種：一種為自己產電給一醱酵槽體使用，另一種為產電給另一個醱酵槽體使用；其中反應室裝置包含一陽極槽與一陰極槽，該陽極槽內設有電極-B及質子交換膜，該陰極槽內設有電極-A，漆包線纏繞微生物燃料電池的陽極槽外，並藉由自產電流來驅動電流磁效應；直立型雙槽式微生物燃料電池所產的電給另一個醱酵槽使用，醱酵槽外纏繞漆包線和連接線等，藉此讓漆包線達到電流磁效應，並提升產電與污染物去除效能。
Description
本發明與綠色能源相關，特別於在直立型燃料電池外纏繞漆包線來驅動電流磁效應，並提升產電效能的一種應用自產電流產生電磁場之裝置。
微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)是藉微生物催化作用，將化學能轉換成電能的裝置。MFC的基本構造由陰極及陽極槽組成，中間以質子交換膜隔開；陽極為微生物厭氧槽，陰極為電解液並呈好氧狀態。MFC的陽極槽內是透過微生物將有機物降解後，釋放出質子及電子。電子流經外部迴路傳遞至陰極，質子則通過質子交換膜傳到陰極，因此產生電流迴路，最後在陰極槽內質子、電子與氧氣結合，還原成水。簡單而言，微生物燃料電池是將陽極微生物代謝基質所產生的能量換成電能的技術(Ieropoulos et al.,2005)。
陽極反應：C6H12O6+6 H2O→6 CO2+24 H++24 e-
陰極反應：O2+4H++4e-→2H2O
有關先前的技術是添加植物萃取液來改善產電效率，如中華民國108年03月01日所公告之發明第I652852號「添加於微生物燃料電池以提高產電效率的植物萃取液」案，此案添加中藥草藥萃取或者茶葉類萃
取，來使循環伏安法測至具有穩定的氧化還原，這些萃取液不僅具有抗氧化活性，亦有著電子梭作用。再者，如中華民國109年11月01日所公告之發明第I708747號「玻璃陶瓷密封薄帶製作與應用發法」案，此案應用刮刀成型技術製作特定配方之玻璃陶瓷薄帶，來改變傳統陶瓷膏對SOFC造成塗佈厚薄不均的問題，並有效提升電池堆封裝之密封性且提升產電效率。
本發明之主要目的在於將自產電流產生電磁場，纏繞漆包線來驅動電流磁效應，並提升產電與污染物去除效能。
為達成前述之目的，本發明在於將自產電流產生電磁場，利用纏繞漆包線變成螺線管磁場，來影響厭氧槽中電子運動速率，藉此提高電子與電極接觸機會，且質子通過質子交換膜傳達到陰極，電子則經外部迴到陰極，來產生電流迴路。
纏繞漆包線來驅動電流磁效應，不僅可提升產電效率，亦有使生物代謝、酵素活性與細胞膜滲透性等。
為了達成上述目的，本發明採用的技術手段為，提供一種應用自產電流產生電磁場之裝置，包含：一反應室裝置，其主要包含一陽極槽與一陰極槽，其中該陽極槽內設有電極-B及質子交換膜，該陰極槽內設有電極-A，該陽極槽用以內容置廢水以及營養溶液，使廢水及營養溶液混合並曝氣來達到厭氧醱酵；一漆包線，用以提高該陽極槽的電子與電極接觸機會，使該反應室裝置形成螺線管磁場，達到驅動電流磁效應，該漆包線係纏繞於陽極槽外側表面上，該漆包線一端連接前述該陽極槽之電極-B，另一端連接該陰極槽之電
極-A；一外部電阻，其兩端分別連接前述該陽極槽之電極-B與陰極槽之電極-A，該外部電阻為使用較低外部電阻時會產生較高電流，反之使用高外部電阻則會產生低電流；以及一電壓軟體，用以連續記錄產電狀況，該電壓軟體包含一電腦及一數據接收器，其中該數據接收器之輸出端連接電腦，輸入端分別連接前述該陽極槽之電極-B與陰極槽之電極-A。
在上述本發明中，其中該漆包線主要為銅線上漆，使用漆包線總長至少為3.6公尺，纏繞圈數為8。
本發明實施時，其中該反應室裝置主要先在陽極槽與陰極槽培養天數30~44天，前14天為單純培養陽極槽與陰極槽內的微生物，第15天之後才外加漆包線來改變產電效率。另外，本發明也透過電壓設定每三天換新的營養鹽時，會暫時關閉至換料完成，才會繼續啟動以達成連續產電效果。再者，本發明將漆包線與反應室裝置的陽極槽與陰極槽的電極連接，來形成自己產電給自行用的狀態，可提昇生物代謝、酵素活性與細胞膜滲透性等效果，藉此達到提高產電效率目的。
1:電腦
2:數據接收器
3-1:電極-A
3-2:電極-B
4:陰極槽
5:質子交換膜
6:陽極槽
7:外部電阻
8:漆包線
圖一為第一實施例直立型雙槽式微生物燃料電池示意圖
圖二為第二實施例直立型雙槽式微生物燃料電池於自己產電給自行用示意圖
圖三為第三實施例直立型雙槽式微生物燃料電池於自己產電給另一個醱酵槽使用示意圖
有關本發明之前述及其他技術內容、特性與功效，配合以下示意圖進行詳細說明，藉此呈現具體功能，有關本技術之類似的原件是以相同的編碼表示，相關敘述請參酌以下列說明內容。
如圖一所示，本發明直立型雙槽式微生物燃料電池示意圖，為本創作較佳實施例，該圖以部分示意圖及各種結構內容顯示本發明之功能特性。首先，直立型雙槽式微生物燃料電池構造外觀為電腦1、數據接收器2、電極-A 3-1、電極-B 3-2、陰極槽4、質子交換膜5、陽極槽6與外部電組7為一組合式結構。其透過質子交換膜5，陽極質子則通過質子交換膜傳到陰極，因此產生電流迴路，最後在陰極槽內質子、電子與氧氣結合。其中該陽極槽6內有陽極反應之電極-B 3-2及質子交換膜5，該陰極槽4內有陰極反應之電極-A 3-1，該陽極槽6與陰極槽4為醱酵槽的主體構成之反應裝置，該陽極槽6內容置廢水以及營養溶液，使廢水及營養溶液混合並曝氣來達到厭氧醱。該外部電組7一端連接該陰極槽4之電極-A 3-1，另一端連接陽極槽6之電極-B 3-2。該電腦1與數據接收器2構成一可連續紀錄產電狀況之一電壓軟體，其中該數據接收器2一輸出端連接電腦1，輸入端分別連接該陽極槽6之電極-B 3-2與陰極槽4之電極-A 3-1。
如圖二所示，為本發明直立型雙槽式微生物燃料電池於自己產電給自行用示意圖，其陽極槽6外纏繞漆包線8，再連接電極-B 3-2，使陽極槽6內的電子與電極-A 3-1接觸機會增加，同時也產電給自己用。再參閱圖二，其中該反應室裝置主要包含陽極槽6與陰極槽4，該陽極槽6內有陽極反應之電極-B 3-2及質子交換膜5，該陰極槽4內有陰極反應之電極-
A 3-1，該陽極槽6外纏繞漆包線8，該漆包線8一端連接前述陽極槽6的電極-B 3-2，另一端連接前述陰極槽4的電極-A 3-1構成一迴路，透過纏繞漆包線8使該陽極槽6形成螺線管磁場，來驅動電流磁效應，使陽極槽6內質子通過質子交換膜5傳到陰極槽4的電極-A 3-1，而產生電流迴路，最後在陰極槽4內質子、電子與氧氣結合，另外該外部電組7一端連接該陰極槽4之電極-A 3-1，另一端連接陽極槽6之電極-B 3-2，該外部電組7之作用在於當該外部電阻7為使用較低外部電阻時會產生較高電流，反之使用高外部電阻則會產生低電流。
如圖三所示，為本發明直立型雙槽式微生物燃料電池於自己產電給另一個醱酵槽使用示意圖，其陽極槽6外纏繞漆包線8，再把兩端漆包線8連接點連接到另一個醱酵槽的陽極槽6之電極-B 3-2與陰極槽4的電極-A 3-1上，藉此達到醱酵槽產電給直立型雙槽式微生物燃料電池使用。
本發明在於將電腦、數據接收器、電極、陰極槽、質子交換膜、陽極槽與電組等所組成，藉由纏繞漆包線與電極呈主要部分，讓直立型雙槽式微生物燃料電池的產電效果提升，並達到生物代謝、酵素活性與細胞膜滲透性等效果。
故以上所述，僅為說明之技術及其效果，而非用於限制本發明。任何熟於此技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例行修飾及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍內。
3-1:電極-A
3-2:電極-B
4:陰極槽
5:質子交換膜
6:陽極槽
7:外部電阻
8:漆包線
Claims (2)
- 一種應用自產電流產生電磁場之裝置，包含：一反應室裝置，其主要包含一陽極槽與一陰極槽，其中該陽極槽內設有電極-B及質子交換膜，該陰極槽內設有電極-A；一漆包線，該漆包線為纏繞於前述該陽極槽外側表面上，該漆包線一端連接前述該陽極槽之電極-B，另一端連接前述該陰極槽之電極-A；一外部電阻，其兩端分別連接前述該陽極槽之電極-B與陰極槽之電極-A；以及一電壓軟體，包含一電腦及一數據接收器，其中該數據接收器之輸出端連接電腦，輸入端分別連接前述該陽極槽之電極-B與陰極槽之電極-A。
- 如請求項1所述之應用自產電流產生電磁場之裝置，其中，漆包線主要為銅線上漆，使用漆包線總長至少為3.6公尺，纏繞圈數為8圈。
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| TW110101205A TWI817078B (zh) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | 應用自產電流產生電磁場之裝置 |
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