一种利用生物燃料电池反应器产氢并发电转换的方法

摘要

一种利用生物燃料电池反应器产氢并发电转换的方法，涉及环境与生物能源领域，本发明通过利用生物燃料电池(BFC)反应器处理固体或液体有机废弃物，可以将有机物转化为高附加值的氢气燃料或转化为电能，通过对BFC反应器产氢/发电转换电极过程的调控，可以提高能量的转化和使用效率。该方法将厌氧BFC反应器的电极与微生物耦合于一体，根据需要对有机物进行厌氧发酵，联动生物电化学单元反应进行产氢或发电转换。该方法通过直接有机物生物发酵的BFC反应器的电极过程的转换，可发展产氢或发电的清洁生物能源系统，进行产氢和发电生产的合理切换，提高反应效率。

主权项

一种利用生物燃料电池反应器产氢并发电转换的方法，其特征在于：所述生物燃料电池反应器为两段一体式固体发酵耦合离子膜生物燃料电池反应器，利用所述生物燃料电池反应器将有机废水直接进入BFC中或将有机生物废弃物原料经粉碎后送入发酵反应室，在酵母源发酵菌系I的作用下，将有机物降解转化为糖类、有机酸，经渗滤后滤液进入生物燃料电池室，污染物中的糖类和有机酸，经质子形成菌系II的生物催化作用，进行制氢或发电，残渣排除用作肥料；系统运行中，调查产氢、CO2和H2S气体量，H2S气体采用化学吸收或生物脱硫过程进行；利用气相色谱和液相色谱‑串联质谱，分析系统气、液两相微生物代谢过程中的产物组分；使用的菌系I和菌系II的菌株来源于牲畜粪便、土壤和河流底泥；质子形成菌系II利用80‑110℃操作温度，和批次反应筛选，由土著质子形成微生物组成；体系加载2‑45mV微量电源，温度控制在30‑60℃，pH 4～6，生长因子比例为COD 6～25g/L，尿素0.5～1.0g/L，磷酸盐0.1～0.2g/L，MgSO4·7H2O∶FeCl3∶NiSO4∶CaCl2∶Na2BO7·H2O∶(NH4)6Mo7O24∶ZnCl2∶CuCl2·2H2O∶CoCl·6H2O∶MnCl2·4H2O＝56∶9∶6∶9∶1∶3∶4∶4∶2∶2∶5；在所述两段一体式固体发酵耦合离子膜生物燃料电池反应器中，电极采用等离子体多孔稀土改性石墨阴极和阳极，或采用碳纤维布经过激光溅射参杂铂或稀土元素的改性阴极和阳极；其中，阳极与阴极由性能修饰重建的碳纤维质子交换膜分开为阴阳两极室，阳极室为液体有机物与生物催化剂，阴极室为阳离子传导液或空气；使用空气阴极用质子交换树脂成膜技术制成复合阴极。