一種基於微生物燃料電池處理剩飯菜的裝置的製作方法

2023-05-11 07:25:21

本實用新型涉及燃料電池技術領域，特別是指一種基於微生物燃料電池處理剩飯菜的裝置。

背景技術：

我國每年餐廚垃圾的產量超過6000萬噸，傳統的餐廚垃圾的處理方式主要為填埋處理，這種處理方式不僅處理效果差，處理成本高，還會造成嚴重的二次汙染，在高度注重環保的今天，這種方式顯然不可取。隨著燃料電池技術的發展，利用產電微生物作為陽極催化劑的微生物燃料電池(MFC)技術也得到了長足的發展。微生物燃料電池可以以生活汙水、汙泥等作為底物，將儲存其中的化學能轉化為電能，因而眾多研究者逐漸將微生物燃料電池應用到餐廚垃圾的處理當中。單純採用微生物燃料電池處理餐廚垃圾，受微生物對底物的降解效率、電子從微生物到陽極的傳遞效率、電池內阻、質子到達陰極的傳遞效率、氧化劑的供給、陰極的還原反應的速率、陰極材料的催化作用等因素的影響，微生物燃料電池存在電池輸出功率密度低，產電性能差等缺陷。

技術實現要素：

為解決以上現有技術的不足，本實用新型提出了一種基於微生物燃料電池處理剩飯菜的裝置。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種基於微生物燃料電池處理剩飯菜的裝置，包括殼體、微生物、隔板、陰極、限流電阻、p-n結半導體太陽能電池及負載電阻，殼體為上表面開口的長方體結構，陰極表面設有若干橫截面呈圓形的凸起及若干均布的微孔；

隔板平行卡設於殼體的底部，隔板的四邊緊貼殼體的四個側壁設置，隔板的上表面積為10-20dm2，隔板與殼體的上表面之間的高度為5-10cm，隔板為兩面粗糙且上表面設有若干圓孔的不鏽鋼板，隔板的上表面塗覆有導電炭黑，殼體為厚度0.2-0.5mm的碳纖維增強Al基複合材料殼體，隔板與殼體的底部之間形成用於放置微生物的容置腔，微生物與容置腔形成陽極；

陰極設於殼體的上表面的中央，陰極為表面積5-10dm2的載鉑的碳布，限流電阻、p-n結半導體太陽能電池及負載電阻在殼體外依序串聯，限流電阻的另一端與隔板的一個直角垂直連接，陰極的一端與負載電阻垂直連接，另一端與隔板的另一個直角垂直連接，2個直角的公共邊為隔板的橫邊。

優選的，隔板的上表面均勻分布有直徑0.1-0.3mm、間距為0.2-0.4mm的圓孔。

更為優選的，殼體的側壁上開設有進水口與出水口。

與現有技術相比，本實用新型通過優化各個參數設計，實現了微生物燃料電池與太陽能電池的優勢最大化互補，改善了廚餘垃圾處理的效果，提高了發電的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1、殼體；2、容置腔；3、隔板；4、陰極；5、限流電阻；6、p-n結半導體太陽能電池；7、負載電阻。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

如圖1所示：一種基於微生物燃料電池處理剩飯菜的裝置，包括殼體1、微生物、隔板3、陰極4、限流電阻5、p-n結半導體太陽能電池6及負載電阻7，殼體1為上表面開口的長方體結構，陰極4表面設有若干橫截面呈圓形的凸起及若干均布的微孔；

隔板3平行卡設於殼體1的底部，隔板3的四邊緊貼殼體1的四個側壁設置，隔板3的上表面積為10-20dm2，隔板3與殼體1的上表面之間的高度為5-10cm，隔板3為兩面粗糙且上表面設有若干圓孔的不鏽鋼板，隔板3的上表面塗覆有導電炭黑(有助於提高陽極的導電性，提高質子到達陰極的傳遞效率)，殼體1為厚度0.2-0.5mm的碳纖維增強Al基複合材料殼體(降低了整個電池的內阻)，隔板3與殼體1的底部之間形成用於放置微生物的容置腔2，微生物與容置腔2形成陽極；

陰極4設於殼體1的上表面的中央，陰極4為表面積5-10dm2的載鉑碳布(載鉑碳布作為陰極，碳電極在鉑催化作用下，有助於提高還原反應的速率)，限流電阻5、p-n結半導體太陽能電池6及負載電阻7在殼體1外依序串聯，限流電阻5的另一端與隔板3的一個直角垂直連接，陰極4的一端與負載電阻7垂直連接，另一端與隔板3的另一個直角垂直連接，2個直角的公共邊為隔板3的橫邊。

本實用新型通過優化各個參數設計，提高了電子從微生物到陽極的傳遞效率及質子到達陰極的傳遞效率，降低了電池內阻，加快了陰極的還原反應速率，實現了微生物燃料電池與太陽能電池的優勢最大化互補，在太陽光照條件下，p-n結半導體太陽能電池協同微生物燃料電池共同驅動微生物燃料電池體系運轉，最大限度地增大迴路中的電流，提高剩飯菜的處理性能和發電的效率，改善了廚餘垃圾處理的效果。

作為一種優選的技術方案，本實用新型的再一實施例，隔板3的上表面均勻分布有直徑0.1-0.3mm、間距為0.2-0.4mm的圓孔。

作為一種優選的技術方案，本實用新型的又一實施例，殼體1的側壁上開設有進水口與出水口。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。