燃料电池生物反应器

摘要

本发明涉及基于氧化剂高铁离子的微生物再生和基于高铁离子至亚铁离子的阴极还原的燃料电池生物反应器，其联合通过氧化亚铁离子的高铁离子的微生物再生，在阳极上的燃料(例如氢)氧化。高铁离子的微生物再生是通过铁氧化性微生物如浸矿菌(Leptospirillum)实现的。发电联合从大气中消耗二氧化碳及其转化进入可用作单细胞蛋白质的微生物细胞中。

主权项

1、用于产生电力的燃料电池生物反应器，其包括：a)包含金属氧化性微生物以及含有氧化还原偶的阴极电解液的容器，其中该氧化还原偶的第一组份所处的氧化态高于该氧化还原偶的第二组份；b)浸入该阴极电解液中的阴极电极；c)包括薄膜阳极组合件的阳极电极组合件，薄膜阳极组合件包括附着在阳极电极上的质子传导膜，该阳极电极组合件包括物理接触阳极电极的集流体，设置该集流体和该阳极电极从而在它们之间形成阳极室，该阳极电极组合件包括绝缘罩，该集流体和该阳极电极被插入该绝缘罩中以密封该阳极电极和该集流体离开该阴极电解液，从而设置该阳极电极组合件以通过该质子传导膜将该阳极室与所述阴极电解液隔离；d)用于将含有氧(O2)和二氧化碳的液体输入该阴极电解液中的第一液体输送装置；e)用于将含有氢成分的燃料输入所述阳极室内的第二液体输入装置，其中该阴极电极处的反应是该氧化还原偶的处于较高氧化态的第一组份至该氧化还原偶的处于较低氧化态的第二组份的还原反应，而阳极电极处的反应是燃料的电化学氧化以生产电子(e-)和质子(H+)，其中质子(H+)穿过该质子传导膜从该阳极室进入该阴极电解液，而在需氧氧化反应中在存在氧的情况下该氧化还原偶的处于较低氧化态的第二组份被金属氧化性微生物氧化返回为该氧化还原偶的处于较高氧化态的第一组份，通过在负荷与阳极和阴极电极之间建立电连接而获得电力；及f)液体循环装置，设置该装置以循环该阴极电解液从而输送在阴极处产生的该氧化还原偶的处于较低氧化态的第二组份和质子(H+)离开该阴极电极。