设有离子交换膜7，阳极2与电池正极8相连，阴极3与电池负极9相连，密封壳6内充满介质5;介质5为生活污水；外壳11的底部设有介质交换器13，介质交换器13通过通道14与密封壳6内部相连通。生活污水中的有机物在微生物4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，氧化剂在阴极得到电子被还原与质子结合成水，通过介质交换器13能够将处理过后的到的水从反应器交换出来，将新的生活污水补充进反应器中，从而不断完成对生活污水的处理。
[0028]电池正极8和电池负极9之间设有绝缘阻燃层10，绝缘阻燃层10覆于密封壳6上表面，绝缘阻燃层10包括37%乙烯基树脂，21%硅胶，5%塑化剂，3% 二盐基硬脂酸铅，3%含氧硅油，4%铂络合物，5%乙炔基环己醇，3%云母，9%娃氧烷低聚物和10%邻苯二甲酸二甲酯；外壳11与密封壳6之间充满填充介质12，填充介质12与绝缘阻燃层10的材料相同，填充介质12包括37%乙烯基树脂，21%硅胶，5%塑化剂，3%二盐基硬脂酸铅，3%含氧硅油，4%铂络合物，5%乙炔基环己醇，3%云母，9%娃氧烷低聚物和10%邻苯二甲酸二甲酯。
[0029]微生物4包括26%葡萄球菌，17%大肠杆菌，23%腐败希瓦氏菌和34%硫还原地杆菌。
[0030]阳极2为表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶，表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶具有三维网状多孔结构，孔径大小为9μπι。
[0031 ]阴极3为V02/S-AC泡沫镍空气阴极，V02/S-AC泡沫镍空气阴极表面的V02/S_AC层呈纳米薄片状，V02/S-AC层的厚度为300nm，V02/S-AC泡沫镍空气阴极表面的聚二甲基硅氧烷与炭黑的负载量为6.25mg/cm2和1.56mg/cm2。
[0032]离子膜交换膜7包括全氟磺酸质子膜一，全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化娃层，二氧化娃的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二； 二氧化娃层的厚度为450nm，全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。
[0033]实施例2
阳极2—一表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶通过以下步骤制备而成:
步骤一:按浓硫酸:石墨粉:硝酸钠质量比65:1:0.6在冰浴的条件下向浓硫酸中加入石墨粉和硝酸钠，搅拌溶解30min后，按照石墨粉:高锰酸钾质量比1:5，向混合溶液中加入高锰酸钾，搅拌1h后，按照浓硫酸:去离子水体积比1:1向混合溶液中加入去离子水，将混合物置于真空度为0.93的条件下，按照1.2°C/h的速率缓慢升温至52°C，保持52°C恒温继续搅拌22h后，按照浓硫酸比双氧水体积比1:0.1向混合溶液中加入双氧水，在52°C温度下搅拌2.5h后离心，将固液分离取固体，固体分别用5%的稀盐酸和去离子水冲洗，干燥后得到氧化石墨稀； 步骤二:用去离子水将氧化石墨烯配置成浓度为1.3mg/mL的溶液，按照质量比8:1向溶液中加入四氮化三钛，在室温超声2h后，微波反应10W的条件下反应1min后，将混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的热反应釜中，充入氩气作为保护气后密封，抽真空达到真空度0.8，升温至180°C反应36h，在氩气保护气存在下冷却至常温，制得表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶。
[0034]实施例3
阴极3—一V02/S-AC泡沫镍空气阴极通过以下步骤制成:
步骤一:按照质量比1:1将聚乙烯醇，聚四氟乙烯混合均匀后配制成浓度为10%的催化乳浊液，将V02与S-AC按照质量比2:1混合均匀，按照质量比1:3称取V02/S-AC混合物和催化乳浊液，将V02/S-AC混合物和催化乳浊液经过超声波混合40min，将混合溶液加热至65°C，持续搅拌2h破乳，得到催化层原料；
步骤二:通过压片机将泡沫镍压制成0.6mm的薄片，将催化层原料均匀地刮涂于泡沫镍上表面，随后在压力为70kPa，功率为100W的条件下微波反应5min，将薄片表面多余的粉末轻轻扫掉，得到覆有催化层的泡沫镍；
步骤三:用DMF将聚二甲基硅氧烷配置成浓度为10%的溶液，按照聚二甲基硅氧烷:炭黑质量比1:4向溶液中加入炭黑，混合均匀后，得到扩散层原料，将扩散层原料均匀涂抹在覆有催化层的泡沫镍下表面，涂抹厚度为0.1mm，随后放入干燥箱中在80°C的条件下烘干，得到V02/S-AC泡沫镍空气阴极。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:包括设置在外壳(11)内的反应器(1)和设置在外壳(11)外的电池正极(8)和电池负极(9)，所述电池正极(8)的底部连接于反应器(1)的一端;所述电池负极(9)的底部连接于反应器(1)的另一端;所述反应器(1)包括密封壳(6)和设置在密封壳(6)内的阳极(2)和阴极(3)，所述阳极(2)和阴极(3)表面附着有微生物(4)，所述阳极(2)与阴极(3)之间设有离子交换膜(7)，所述阳极(2)与电池正极(8)相连，所述阴极(3)与电池负极(9)相连，所述密封壳(6)内充满介质(5);所述介质(5)为生活污水;所述外壳(11)的底部设有介质交换器(13)，所述介质交换器(13)通过通道(14)与密封壳(6)内部相连通。2.如权利要求1所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:所述微生物(4)包括26%葡萄球菌，17%大肠杆菌，23%腐败希瓦氏菌和34%硫还原地杆菌。3.如权利要求1或2所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:所述阳极(2)为表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶，所述阴极(3)为V02/S-AC泡沫镍空气阴极。4.如权利要求3所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:所述离子膜交换膜(7)包括全氟磺酸质子膜一，所述全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，所述二氧化硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二;所述二氧化硅层的厚度为450nm，所述全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，所述全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。5.如权利要求4所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:所述表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶具有三维网状多孔结构，孔径大小为9μπι。6.如权利要求4或5所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于:所述V02/S-AC泡沫镍空气阴极表面的V02/S-AC层呈纳米薄片状，所述V02/S-AC层的厚度为300nm，所述V02/S_AC泡沫镍空气阴极表面的聚二甲基硅氧烷与炭黑的负载量为6.25mg/cm2和1.56mg/cm2ο7.如权利要求要求5所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于，所述阳极(2)通过以下步骤制备而成: 步骤一:按浓硫酸:石墨粉:硝酸钠质量比65:1:0.6在冰浴的条件下向浓硫酸中加入石墨粉和硝酸钠，搅拌溶解30min后，按照石墨粉:高锰酸钾质量比1:5，向混合溶液中加入高锰酸钾，搅拌10h后，按照浓硫酸:去离子水体积比1:1向混合溶液中加入去离子水，将混合物置于真空度为0.93的条件下，按照1.2°C/h的速率缓慢升温至52°C，保持52°C恒温继续搅拌22h后，按照浓硫酸比双氧水体积比1:0.1向混合溶液中加入双氧水，在52°C温度下搅拌2.5h后离心，将固液分离取固体，固体分别用5%的稀盐酸和去离子水冲洗，干燥后得到氧化石墨稀； 步骤二:用去离子水将氧化石墨烯配置成浓度为1.3mg/mL的溶液，按照质量比8:1向溶液中加入四氮化三钛，在室温超声2h后，微波反应100W的条件下反应lOmin后，将混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的热反应釜中，充入氩气作为保护气后密封，抽真空达到真空度0.8，升温至180°C反应36h，在氩气保护气存在下冷却至常温，制得表面钛/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶。8.如权利要求6所述的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，其特征在于，所述阴极(3)通过以下步骤制成: 步骤一:按照质量比1:1将聚乙烯醇，聚四氟乙烯混合均匀后配制成浓度为10%的催化乳浊液，将VOAS-AC按照质量比2:1混合均匀，按照质量比1: 3称取V02/S-AC混合物和催化乳浊液，将V02/S-AC混合物和催化乳浊液经过超声波混合40min，将混合溶液加热至65°C，持续搅拌2h破乳，得到催化层原料； 步骤二:通过压片机将泡沫镍压制成0.6mm的薄片，将催化层原料均匀地刮涂于泡沫镍上表面，随后在压力为70kPa，功率为100W的条件下微波反应5min，将薄片表面多余的粉末轻轻扫掉，得到覆有催化层的泡沫镍； 步骤三:用DMF将聚二甲基硅氧烷配置成浓度为10%的溶液，按照聚二甲基硅氧烷:炭黑质量比1:4向溶液中加入炭黑，混合均匀后，得到扩散层原料，将扩散层原料均匀涂抹在覆有催化层的泡沫镍下表面，涂抹厚度为0.1mm，随后放入干燥箱中在80°C的条件下烘干，得到V02/S-AC泡沫镍空气阴极。
【专利摘要】本发明公开了一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，属于电池领域。本发明的一种用于处理生活污水的微生物燃料电池，包括设置在外壳内的反应器和设置在外壳外的电池正极和电池负极，所述电池正极的底部连接于反应器的一端；所述电池负极的底部连接于反应器的另一端；所述反应器包括密封壳和设置在密封壳内的阳极和阴极，所述阳极和阴极表面附着有微生物，所述阳极与阴极之间设有离子交换膜，所述阳极与电池正极相连，所述阴极与电池负极相连，所述密封壳内充满生活污水。本发明具有电极表面活化面积较大，增大微生物与电极表面间的静电作用，增加微生物吸附性，催化性能好，从而提高电量产量和污水处理效率，并降低生产成本的特点。
【IPC分类】H01M4/90, H01M4/88, H01M8/16, H01M8/02
【公开号】CN105489917
【申请号】CN201510841465
【发明人】曾丽
【申请人】成都九十度工业产品设计有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月28日