申请日2011.07.28
公开(公告)日2012.02.01
IPC分类号C02F3/34; H01M8/16
摘要
能够同时产电、产氢及污水处理的微生物电化学系统，包括被双极膜分隔成阳极室和阴极室的的电解池，在阳极室和阴极室内分别设置有阳极和阴极，阳极与阴极通过导线与电阻相连接，阳极由产电微生物及阳极基底组成，阴极采用电化学惰性的金属钛、铂或碳材料制成，所述的阳极室内盛放有含有机污染物的污水，阴极室内盛放有强酸溶液。本发明通过隔膜技术，分隔阳极室和阴极室的pH梯度，将阴极析氢电位提高，同时保持阳极产电微生物氧化污水中有机物的活性，将能实现在阳极处理污水中的有机物的同时在阴极产生氢气，同时由于阴极电位提高，该反应可自发发生，向外输出电能。
权利要求书
1.能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物电化学系统，其特征在 于：包括电解池(1)以及设置在电解池(1)内将电解池分为阳极室(6)和 阴极室(5)的双极膜(7)，双极膜(7)由阴离子交换膜(8)和阳离子交换 膜(9)复合而成，其中阳离子交换膜(9)位于阴极室(5)，而阴离子交换 膜(8)位于阳极室(6)，在阳极室(6)和阴极室(5)内分别设置有阳极(2) 和阴极(4)，阳极(2)与阴极(4)通过导线与电阻(3)相连接，阳极(2) 由产电微生物及阳极基底组成，阴极(4)采用电化学惰性的金属钛、铂或碳 材料制成，所述的阳极室(6)内盛放有含有机污染物的污水，阴极室(8) 内盛放有强酸溶液。
2.根据权利要求1所述的能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物 电化学系统，其特征在于：所述的产电微生物由厌氧颗粒污泥驯化得到，阳 极基底为炭毡、炭布、炭纸、玻璃碳、炭黑或石墨。
3.根据权利要求1所述的能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物 电化学系统，其特征在于：所述的含有机污染物的污水为含羧酸盐、葡萄糖、 淀粉、蛋白质或氨氮的可生化降解有机物的废水。
4.根据权利要求1所述的能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物 电化学系统，其特征在于：所述的碳材料为石墨、玻璃碳、炭黑、碳毡、炭 纸或炭布。
5.根据权利要求1所述的能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物 电化学系统，其特征在于：所述的强酸为硫酸、磷酸、高氯酸、盐酸或硝酸。
说明书
能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物电化学系统
技术领域
本发明属于环境保护水处理领域/应用化学/新能源领域，具体涉及一种 能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生物电化学系统。
背景技术
微生物燃料电池技术能够将污水中有机物所含的能量转换成电能收集起 来。但目前微生物燃料电池技术在依靠阳极产电微生物处理污水的同时，阴 极往往是将氧气还原成水，总的反应是有机物被氧气氧化成了水和二氧化碳。 随着能源危机及清洁能源的需求增加，氢气作为一种高热值的清洁能源物质 而备受人们关注，它的各种制备技术如太阳能光解水法、微生物发酵法、生 物质超临界气化、石油裂解等也引起了人们的注意。但从污水中提取氢能的 技术却很少报道，由于污水中有机物在阳极被氧化的电位显示一定的负值， 而在同样条件下阴极析出氢气的电位也偏负，该反应不能自发发生，要想提 取出污水中有机物质中的氢气需要施加额外的能量。因此有人将污水中的能 量通过微生物电解池技术以氢气的形式提取出来，微生物电解池需要额外施 加电能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够同时实现产电、产氢及污水处理的微生 物电化学系统，该系统结构简单、能够方便、高效的同时进行产电、产氢及 污水处理。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括电解池以及设置在电 解池内将电解池分为阳极室和阴极室的双极膜，双极膜由阴离子交换膜和阳 离子交换膜复合而成，其中阳离子交换膜位于阴极室，而阴离子交换膜位于 阳极室，在阳极室和阴极室内分别设置有阳极和阴极，阳极与阴极通过导线 与电阻相连接，阳极由产电微生物及阳极基底组成，阴极采用电化学惰性的 金属钛、铂或碳材料制成，所述的阳极室内盛放有含有机污染物的污水，阴 极室内盛放有强酸溶液。
所述的产电微生物由厌氧颗粒污泥驯化得到，阳极基底为炭毡、炭布、 炭纸、玻璃碳、炭黑或石墨。
所述的含有机污染物的污水为含羧酸盐、葡萄糖、淀粉、蛋白质或氨氮 的可生化降解有机物的废水。
所述的碳材料为石墨、玻璃碳、炭黑、碳毡、炭纸或炭布。
所述的强酸为硫酸、磷酸、高氯酸、盐酸或硝酸。
本发明通过隔膜技术，分隔阳极室和阴极室的pH梯度，将阴极析氢电位 提高，同时保持阳极产电微生物氧化污水中有机物的活性，将能实现在阳极 处理污水中的有机物的同时在阴极产生氢气，同时由于阴极电位提高，该反 应可自发发生，向外输出电能。
