专利名称：一种复合微生物燃料电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种利用废水中有机物质发电的电池装置，尤其是在实验 研究中能连续、定量在线进样、在线取样的小型单室微生物燃料电池。
背景技术：
目前，公知的微生物燃料电池实验研究多采用"H"形状的两电池槽，主要 是通过管子连接两电极， 一般管子内放质子交换膜，常用的质子交换膜有 Nafion、 Ultrex和盐桥。这种结构电池的关键是膜的选择。这类电池目前多用 于基本参数的研究，如新燃料产能情况、特定化合物降解中微生物群落等的研 究。现有微生物燃料电池均具为单电池槽，即将阳极、阴极在一个池中的电池， 此种电池降低了内部阻力，增加电流密度，提高了整个电池的电能输出，主要 有上流管状MFC、平板MFC、"三合一"MFC等。但是已知的微生物燃料电池只能 进行批处理实验，不能进行连续、定量在线进样，也不能在线取样进行污水指 标检测，只能通过电流变化来检测微生物底物消耗量。另一方面一个微生物燃 料电池要么只能是单室，要么就是两室的实验研究，如要进行下一个参数的研 究则只好更换电池设备，给实验研究带来极大不方便。发明内容
本实用新型的目的在于克服现有的微生物燃料电池不能在线进样、在线取 线，提供一种能实现连续、定量在线取样，在线进样的微生物燃料电池。
为达到以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案， 一种复合微生物燃 料电池，包括有电池主体，该电池主体的一侧连接有进样口，另一侧设置有出 口，在所述进样口上连接有可实现连续定量进样的进样器。
本实用新型采取可定量进样的进样器，进样器上设置有具压缩能力的进样 开关，并在其上标记有刻度尺，该进样器采用杠杆原理，当压下进样器开关， 钢珠抬起，阀门打开，溶液流入；松开开关，由于重力作用，钢珠自动降到阀 门，关闭阀门，停止进样，可实现水封，密封效果好。同时在反应器侧面底部 设有出口，并装有阀门开关，依靠液体自身压水达到密封。这样可实现在线进 样、在线取样或者连续工作，而不影响反应器的正常运作。
该电池主体底部封闭，上端设置有阴极，在该阴极与所述电池主体底部之 间设置有可活动的质子交换膜，在该质子交换膜与电池主体底部之间设置有阳 极。
本实用新型微生物燃料电池可以进行单室和两室的方便变换，有利于实验 研究，有助于实现反应器的串联和连续流。有以下两种情况(一)当以氧气或 空气作为电子受体时，质子交换膜与阴极可热压形成一体，使电池主体内腔中 只形成有阳极室，此时就是单室微生物燃料电池。(二)当以铁氰化钾等电解质 溶液作为电子受体时，质子交换膜与阴极分离，在质子交换膜与阴极之间的空间内注入一层电解质溶液，质子交换膜与阴极之间形成阴极室，而质子交换膜
与所述电池主体底部之间形成阳极室， 料电池， 本实
时，可实现在线定量进样和在线取样。
此时电池主体内腔中形成两室微生物燃 实现一个反应器多种用途。 在进行废水处理发电的同 在反应器中上部设有进样口，并标有刻
即可进行两室微生物燃料电池的实验研究， 用新型与现有技术相比，具有如下的优点:
度，实现连续、定量在线进样；在反应器底部设有取样口，而不影响反应器自 身的反应条件和密封性。并可根据实验需要，将电池转变为单室与两室的实验 装置进行实验研究，两室有利实验参数的研究，单室有利于工业化推广应用。 本实用新型结构简单，易于操作。
图1是本实用新型燃料电池单室结构示意图； 图2是本实用新型燃料电池两室结构示意图； 图3是本实用新型进样器结构示意附图标记说明1、电池主体，11、出口， 12、阀门开关，2、阴极，21、 阴极接头，22、阴极室，3、质子交换膜，4、阳极，41、阳极接头，42、阳极 室，5、进样器，51、进样口， 52、进样开关，53、支撑杆，54、钢珠，55、进 样器顶盖，56、阀门。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明-实施例
请参阅图1至U图3所示， 一种复合微生物燃料电池，包括有电池主体l，该 电池主体1的一侧连接有进样口 51，另一侧设置有出口 11，在所述进样口 51 上插接有可实现定量进样的进样器5;该电池主体l底部封闭，上端设置有阴极 2，在该阴极2与所述电池主体1底部之间设置有质子交换膜3，在该质子交换 膜3与电池主体1底部之间设置有阳极4。在该阴极2表面还引出阴极接头21， 并从阳极4处引出阳极接头41，以进行电连接。
图1中是燃料电池单室结构示意图，当以空气或氧气作为电子受体时，阴 极电极材料与质子交换膜3热压在一起，即可在电池主体1内腔中形成单个的 阳极室42。
图2是燃料电池两室结构示意图，在该两室结构中，阴极2与质子交换膜3 分离设置，在电池主体1内腔中，质子交换膜3与阴极2之间注入铁氰化钾等 电解质溶液从而形成为阴极室22，而质子交换膜3和电池主体1底部之间形成 阳极室42，从而构成两室微生物燃料电池。
本实用新型在使用时，首先在进样口 51中加入有机生物燃料(如下水管道 污泥、高COD的生活污水(80%)及人工培养基(20%)等到阳极室42，进样口 51与阳极室42相通，该阳极室42中布设有碳布导电材料，从而形成阳极4， 阳极4可固定设置于电池主体内腔中，以保证更好的使用效果，然后慢慢在液面贴上质子交换膜3，在质子交换膜3以上注入一溥层电解质溶液，再在之上附 上阴极2。
若万用表检测到电压不稳定，则从出口ll处，打开阔门开关12进行取样， 如检测到废水COD有明显降低，就要从进样口 51补充新的燃料，以补充微生物
产电所需的营养物质。
图3是进样器结构示意图，使用时，取下进样开关52，打开进样器顶盖55， 把原料加入进样器5中，将顶盖55盖上，插上开关。当压下进样器开关52时， 支撑杆53弹起钢珠54,此时阀门56打开，溶液流入；再次弹起开关52，支撑 杆53回到原位，钢珠54同样回到阀门56 口处，由于重力作用而自动封闭阀门 56，停止进样。
该微生物燃料电池主体可以设计成不同的形状，方形或者圆形或者椭圆形。
权利要求1、一种复合微生物燃料电池，包括有电池主体(1)，该电池主体(1)的一侧连接有进样口(51)，另一侧设置有出口(11)，其特征在于在所述进样口(51)上连接有可实现连续定量进样的进样器(5)。
2、 根据权利要求1所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述进样器(5)上设置有进样开关(52),其上标记有刻度尺，该进样器(5)内还设置有 与进样开关(52)连接的支撑杆(53)，该支撑杆(53)另一端抵触有钢 珠(54)，在未使用状态下，该钢珠(54)处于阀门(56)处，阀门关闭， 停止进样；在工作状态下，该支撑杆(53)可将该钢珠(54)顶离，阀门 打开，开始进样。
3、 根据权利要求1所述的复合微生物燃料电池，其特征在于该电池主体(l) 底部封闭，上端设置有阴极(2)，在该阴极(2)与电池主体(1)底部之 间设置有可移动的质子交换膜(3),在该质子交换膜(3)与电池主体(1) 底部之间设置有阳极(4)。
4、 根据权利要求3所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述阳极(4) 固定设置于所述电池主体(1)内。
5、 根据权利要求1所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述出口 (11) 上设置有阀门开关(12)。
6、 据权利要求3所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述质子交换膜(3)与所述阴极(2)热压形成一体，使电池主体(1)内腔中形成阳极 室(42)。
7、 根据权利要求3所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述质子交换 膜(3)与所述阴极(2)分离设置，在其之间形成阴极室(22)，该质子 交换膜(3)与所述电池主体(1)底部之间形成阳极室(42)。
8、 根据权利要求1或6或7所述的复合微生物燃料电池，其特征在于所述 进样口 (51)与所述阳极室(42)连通。
专利摘要本实用新型公开了一种复合微生物燃料电池，包括有电池主体，该电池主体的一侧连接有进样口，另一侧设置有出口，在所述进样口上插接有可实现定量进样的进样器；该电池主体底部封闭，上端固设有阴极，在该阴极与所述电池主体底部之间设置有质子交换膜，在该质子交换膜与电池主体底部之间设置有阳极。在进行处理废水发电的同时，可实现在线定量进样和在线取样。在电池中上部设有进样口，并标有刻度，实现连续、定量在线进样；在电池底部设有出口，而不影响电池自身的反应条件和密封性。并可根据实验需要，将电池转变为单室与两室的实验装置进行实验研究，两室有利实验参数的研究，单室有利于工业化推广应用。本实用新型结构简单，易于操作。
文档编号H01M8/16GK201146218SQ200820043620
公开日2008年11月5日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者吴创之, 孔晓英, 孙永明, 东 李, 李连华, 袁振宏, 许敬亮, 马隆龙 申请人:中国科学院广州能源研究所