图1所示，一种实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，该装置包括鱼缸1、集成于鱼缸内部的微生物燃料电池装置(简称MFC装置)、阳极导线I 3、阳极导线II 7、阴极导线I 10、阴极导线II 6、灯管11、气泵8和底座4 ;所述微生物燃料电池装置包括阳极模块、阴极模块5、由气泵8与导气管9组成的为阴极模块5提供氧气的曝气装置；所述阳极模块(结构示意图如图2所示)由铺设在鱼缸底部的若干个MFC主体模块2组成；所述MFC主体模块2内部中空，装有富含产电菌剂的接种物，设有用于电子的传导的阳极金属丝网2e，侧壁设有通孔；两个相邻的MFC主体模块2间由空心螺柱2f和螺母2g经侧壁设有的通孔进行连通并紧固形成阳极模块，MFC主体模块2间通过空心螺柱2f中心的通孔进行物质交流；所述阴极模块(如图4所示)由金属丝骨架5a形成叶形造型骨架，造型骨架上由内到外依次均匀覆盖有金属丝网5b、碳毡5c和催化剂涂层5d ;灯管11的一端经阳极导线I 3跟所述阳极金属丝网2e连接，灯管11的另一端经阴极导线I 10跟阴极模块5的金属丝骨架5a连接，形成一个回路；气泵8的一端经阳极导线II 7跟所述阳极金属丝网2e连接，气泵8的另一端经阴极导线II 6跟阴极模块的金属丝骨架连接，也形成一个回路；
[0024]如图5所示，所述曝气装置接近阴极模块5的导气管壁9a上设有气孔％，以增加曝气效果。
[0025]所述MFC主体模块2由MFC主体模块容器壁2a形成四周及下端封闭、顶部留空的MFC主体模块的长方体框架，所述顶部留空处覆盖有碳毡2b，所述碳毡2b上部设有中空的方形主体模块顶盖2c，中空的方形主体模块顶盖2c和MFC主体模块紧固件2d将碳毡2b固定在长方体框架留空的顶部，形成一个封闭的MFC主体模块。
[0026]所述底座4利用比水重的材料(如塑胶包裹配重金属块)制备，放置在鱼缸I底部MFC主体模块的长方体框架上、无需紧固，按导气管9走向设有孔，为了导向和固定曝气装置中的导气管。
[0027]工作时:鱼缸I中的有机质废弃物下沉落在MFC主体模块2顶部覆盖的碳毡2b上，碳毡为密布孔隙材料，通过细微孔隙进入MFC主体模块2内部，MFC主体模块2中空内部装有的产电菌通过碳毡细微孔隙与有机质废弃物进行物质交换和生化反应产生质子和电子。
[0028]同时气泵8运行产生气流通过导气管9输送至鱼缸内，接近阴极模块5的导气管壁9a上设有气孔％，气流由气孔9b散逸到鱼缸I的水中，形成曝气效果，为MFC阴极模块5提供充足的氧气；MFC主体模块2中产生的电子(e_)由阳极金属丝网2e汇聚，经MFC阳极导线I 3和MFC阳极导线II 7，传导达到MFC阴极导线I 10和MFC阴极导线II 6，再达到MFC阴极模块5 ;产生的质子(H+)则是通过水溶液的扩散作用，到达涂有催化剂的阴极模块表面，在催化剂涂层5d的作用下，和气泵8提供气体中的氧气及阳极导线传导过来的电子(e_)反应生成水，从而使阴阳两极形成回路、产生电流，带动灯管11和气泵8运行，形成自清洁的、能源自给的生态循环系统。
【主权项】
1.一种实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，其特征在于，该装置包括鱼缸、集成鱼缸内部的微生物燃料电池装置、阳极导线、阴极导线和电驱动鱼缸配套装置；所述微生物燃料电池装置包括阳极模块、阴极模块、由气泵与导气管组成的为阴极模块提供氧气的曝气装置；所述阳极模块由铺设在鱼缸底部的若干个MFC主体模块组成；所述MFC主体模块内部中空，装有富含产电菌剂的接种物，设有阳极金属丝网，侧壁设有通孔；两个相邻的MFC主体模块间由空心螺柱和螺母经侧壁设有的通孔进行连通并紧固，MFC主体模块间通过空心螺柱中心的通孔进行物质交流；所述阴极模块由金属丝骨架形成造型骨架，造型骨架上由内到外依次均匀覆盖有金属丝网、碳材料和催化剂涂层；所述电驱动鱼缸配套装置，利用微生物燃料电池装置产生的电能作为动力，所述电驱动鱼缸配套装置一端经阳极导线跟所述阳极金属丝网连接，电驱动鱼缸配套装置的另一端经阴极导线跟阴极模块的金属丝骨架连接，形成一个回路。
2.根据权利要求1所述的实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述曝气装置接近阴极模块的导气管壁上设有气孔。
3.根据权利要求1或2所述的实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述电驱动鱼缸配套装置选自气泵、LED灯管中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1或2所述的实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述MFC主体模块由MFC主体模块容器壁形成四周及下端封闭、顶部留空的MFC主体模块的长方体框架，所述顶部留空处覆盖有碳材料，所述碳材料上部设有中空的方形主体模块顶盖，中空的方形主体模块顶盖和MFC主体模块紧固件将碳毡固定在长方体框架留空的顶部，形成一个封闭的MFC主体模块。
5.根据权利要求1或2所述的实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，其特征在于，还包括放置在鱼缸底部MFC主体模块的长方体框架上、无需紧固的底座，所述底座利用比水重的材料制备，按导气管走向设有孔。
【专利摘要】本发明公开了一种实现自清洁功能的内置鱼缸的微生物燃料电池系统，该装置包括鱼缸、集成于鱼缸内部的微生物燃料电池装置、阳极、阴极和电驱动鱼缸配套装置；所述微生物燃料电池装置包括阳极模块、阴极模块，此外还包括由气泵与导气管组成的、为阴极模块提供氧气的曝气装置；本发明将微生物燃料电池(MFC)植入鱼缸内部，无需外力介入和外加能源，在不影响鱼缸观赏性和不干扰鱼类活动的情况下，实现鱼缸内沉淀的有机质废弃物的微生物利用和转化，在维持鱼缸内生态环境清洁的同时，制造电能，供电驱动鱼缸配套装置(如气泵、LED灯管等)利用，从而形成自清洁的微生态循环系统。
【IPC分类】H01M8-16, H01M8-06
【公开号】CN104868147
【申请号】CN201510184322
【发明人】袁振宏, 孔晓英, 甄峰, 孙永明, 李连华
【申请人】中国科学院广州能源研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月11日