微藻生物直驱发电电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微生物燃料电池，具体地说设及一种用蛋白核小球藻作为阳极电子供 体的燃料电池。
【背景技术】
[0002] 由于石油的资源不足，减少供应和不断成本的增加，寻找产能的代替技术成为了 研究界的重大兴趣，多年来探索有关产能的代替技术，藻类已被尝试用于能量替代源，不过 大量的研究数据都集中在开采藻类生物油里，从而用于合成生物燃料。到目前为止，开采藻 类生物油的成本仍然很高，暂时无法与石油燃料竞争。从文献表明，微藻曾被利用于微生物 燃料电池中，但是微藻一般被用于阳极板上微生物可W利用的底物，或者是将微藻放置在 阴极作为被动的电子受体。微藻阳极型燃料电池虽也有所报道，但W微藻产氨产电方式或 藻菌协同产电方式为主。专利CN200910220037公开了一种基于光合作用产电的绿藻生物 燃料电池，是一种间接法绿藻光解水产氨体系，而微藻产氨会受到氨气的反抑制作用W及 金属电极的高成本、易中毒的限制。目前，W微藻直接产电方式的燃料电池研究报道还比较 少。而本发明所公开的微藻生物直驱发电电池，是W蛋白核小球藻作为阳极电子供体，通过 代谢细胞内的碳水化合物直接产生电力，该种产电的装置技术和结果并未见报道。
【发明内容】
[0003] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0004] 一种微藻生物直驱发电电池，包括阳极池和阴极池，阳极池和阴极池之间由质子 交换膜隔开，阳极和阴极分别固定在阳、阴极池内部，并且由外部电阻连接，其特征在于：阳 极的电子供体为微藻生物，阴极的电子受体为常用阴极化学品或微藻生物，阳极微藻生物 通过代谢体内碳水化合物，产生电子和质子，产生的质子通过质子交换膜传递至阴极池，产 生的电子通过电子传递链由外电路传递至阴极，并与阴极的电子受体结合。
[0005] 该微藻生物直驱发电电池中所述的微藻生物为蛋白核小球藻，而且受控环境为细 胞密度的数量级为1〇6个细胞/ml,光照度范围在2500-3500勒克斯之间。
[0006] 微藻生物直驱发电电池，常用的阴极电子受体化学品包括铁氯化钟，高铺酸钟，硝 酸盐，硫酸盐。
[0007] 微藻生物直驱发电电池，通过累入氮气或加入氧气吸收剂来减少阳极的氧气水 平。
[000引微藻生物直驱发电电池中所述的氧气吸收剂包括亚硫酸钢。
[0009] 微藻生物直驱发电电池，通过添加常见的介质调节物或使用高盐培养基来减小装 置内阻。
[0010] 对于该微藻生物直驱发电电池，所述的常见的介质调节物质包括甲基藍，中性红， 硫堇，甲基紫精，腐殖酸。
[0011] 该微藻生物直驱发电电池，通过不同的方式来提高发电能力，包括缩短阳极和阴 极之间的距离，改变电极材料，提高电极表面面积，增加介质导电率，改善接触点。
【附图说明】
[001引图1为本发明所述的微藻生物直驱发电电池的示意图，图la中阳极的电子供体为 微藻生物，阴极的电子受体为六氯合铁离子；图化中阳极的电子供体为微藻生物，阴极的 电子受体也为微藻生物。
[0013] 图2为本发明实施例1蛋白核小球藻直驱发电电池在不同受控条件下产生的电 流图，图2a中细胞密度为5. 94x 106细胞/毫升时，不同光照度条件下产生的电流图，其中 2500勒克斯，▲3500勒克斯，?6500勒克斯；图化中光照度为3500勒克斯，不同细胞 密度条件下产生的电流图，其中68x 107,〇3. 08x 107，A1.39x 107，《5. 94x 106细 胞/毫升。
[0014] 图3为本发明实施例2蛋白核小球藻直驱发电电池在阳极池中加入亚硫酸钢后， 不同受控条件下产生的电流图，图3a中细胞密度为5. 94x106细胞/毫升时，不同光照度 条件下产生的电流图，其中 2500勒克斯，▲ 3500勒克斯，? 6500勒克斯；图3b中光照 度为3500勒克斯，不同细胞密度条件下产生的电流图，其中?3.68X107，Q3.08x107， A1.39X107，《5. 94x1〇6细胞 / 毫升。
[0015] 图4为本发明实施例3白襲芦醇（RVT)和2, 4-二硝基苯酪值NP) ,4-硝基苯胺 (4NA)对蛋白核小球藻直驱发电电池的影响。图4a为不加入和加入白襲芦醇（RVT)和 2,4-二硝基苯酪值^)条件下的电流图，其中国未加入3￥1'和0^，夺加入1?￥1'和0^;图 4b为不加入和加入4-硝基苯胺（4NA)条件下的电压图，其中□未加入4NA，加入4NA。
[0016] 图5a为本发明实施例4蛋白核小球藻直驱发电电池不同型号电流密度与输出功 率图，其中型号1，?型号2;图化为本发明实施例4蛋白核小球藻直驱发电电池不同型 号电流密度与电压图，其中型号1，?型号2。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下将结合附图进一步说 明本发明的各实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不用于限 定本发明。
[001引实施例1
[0019] 如图la所示，本发明第1个实施例所述的微藻生物直驱发电电池包括内部装有微 藻生物的阳极池1和加入氧化剂溶液的阴极池2,两池之间由质子交换膜3隔开，阳极4和 阴极5分别固定在阳极池和阴极池内部，并由外电路6连接。阳极池内的微藻生物为直接 电子供体，通过代谢葡萄糖，在辅酶NA护的作用下，产生电子和质子，产生的质子通过质子 交换膜传递至阴极池，产生的电子通过电子传递链由外电路传递至阴极，并与阴极池中的 氧化剂六氯合铁离子结合生成六氯合亚铁离子。
[0020] 该实施例中使用的微藻生物为蛋白核小球藻，其培养方法为采用TAP培养基培 养，在培养瓶上盖上0. 22ym的过滤器，并在W12化pm持续转动的环境室培养3天，该 环境室保持25°C恒温，并采用16/她的3500勒克斯/黑暗的循环光照。
[0021] 图2a为当蛋白核小球藻细胞密度为5. 94x106细胞/毫升时，分别在光照度2500 勒克斯，3500勒克斯，6500勒克斯条件下，蛋白核小球藻产生的电流，电流数据用平均数 +标准误差来表示。光照度在2500勒克斯时，产生的电流强度最大，初始电流强度最大为 28yA，随后逐渐降低并保持在5yA。
[0022] 图化为当光照度为3500勒克斯时，