阅读说明：本技术 一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池 (Sedimentary microbial fuel cell capable of utilizing wind power ) 是由 吴卿 焦士埔 马梦醒 彭森 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池,包括通过导线连通的阴极和阳极,所述阴极通过转动连接在浮板框上的阴极轴位于浮板框内；所述阴极轴一端穿入固定在浮板框上的空心的套杆内,所述套杆内套设有竖轴,所述竖轴底端与阴极轴通过第一伞状齿轮组配合转动；所述套杆顶部穿设有横轴,位于套杆内的横轴部分与竖轴顶端通过第二伞状齿轮组配合转动；所述横轴一端固定设置有风车。本发明旨在提供一种不需要对水体进行曝气,可利用风力驱动电池的阴极旋转提高性能的微生物燃料电池。(The invention discloses a sedimentary microbial fuel cell capable of utilizing wind power, which comprises a cathode and an anode which are communicated through a lead, wherein the cathode is positioned in a floating plate frame through a cathode shaft which is rotatably connected to the floating plate frame; one end of the cathode shaft penetrates into a hollow sleeve rod fixed on the floating plate frame, a vertical shaft is sleeved in the sleeve rod, and the bottom end of the vertical shaft and the cathode shaft rotate in a matched mode through a first bevel gear set; a transverse shaft penetrates through the top of the loop bar, and the part of the transverse shaft positioned in the loop bar is matched with the top end of the vertical shaft to rotate through a second bevel gear set; one end of the transverse shaft is fixedly provided with a windmill. The invention aims to provide a microbial fuel cell which does not need to aerate a water body and can improve the performance by driving the cathode of the cell to rotate by wind power.)

一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池

技术领域

本发明涉及微生物燃料电池领域，尤其涉及一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池。

背景技术

微生物燃料电池是一项新兴的生物电化学技术，可以在温和清洁的反应条件下降解有机物并产生电能。微生物燃料电池在能源生产、废物处理和营养物回收等方面有广阔的应用前景，沉积型微生物燃料电池是微生物燃料电池的一种，通常由埋在沉积物中的阳极和浸没在水下或漂浮在水面上的阴极组成。沉积型微生物燃料电池作为偏远地区的可靠电源，已经在实践中以各种方式加以使用，例如为无线传感器供电。此外，沉积型微生物燃料电池可以对河流、湖泊等水体的沉积物污染加以控制。例如，降解沉积物中的有机物，对沉积物中的磷加以固定等。

然而，当长期使用时，沉积型微生物燃料电池的性能还比较低，需要进一步提高。沉积型微生物燃料电池的阴极浸没在上覆水中，由于氧的有效性和传质损失的限制，阴极半电池反应将成为发电的主要限制因素。为了提高功率输出，可以对上覆水进行曝气以增加氧气的含量，但是这种方法增加了电能的消耗，从最终结果来看并不经济。旋转阴极在一定程度上可以解决上覆水中溶解氧含量低的问题，研究表明，在阴极旋转的条件下，由于电子转移速率和氧扩散速率比较高，功率输出可以达到静态非旋转阴极的三倍。另外，旋转阴极有助于同时去除碳和氮。然而，应该采用何种方法驱动阴极旋转带来了新的问题，在实验室中的研究多采用电机驱动阴极旋转，尽管可以提高沉积型微生物燃料电池的性能，但消耗了电能并增加了投资成本，不利于在实际中应用。风力是一种广泛存在于自然界中的能源，很容易被捕获，在自然条件下，通过风力直接驱动阴极旋转，可节省能量转化器和电机的投资成本。因此，现急需一种可利用风力驱动阴极旋转的沉积型微生物燃料电池。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种不需要对水体进行曝气，可利用风力驱动电池的阴极旋转提高性能的微生物燃料电池。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池，包括通过导线连通的阴极和阳极，所述阴极通过转动连接在浮板框上的阴极轴位于浮板框内；所述阴极轴一端穿入固定在浮板框上的空心的套杆内，所述套杆内套设有竖轴，所述竖轴底端与阴极轴通过第一伞状齿轮组配合转动；所述套杆顶部穿设有横轴，位于套杆内的横轴部分与竖轴顶端通过第二伞状齿轮组配合转动；所述横轴一端固定设置有风车。

进一步的，所述第一伞状齿轮组中横向转动的齿轮固定在竖轴底端，第一伞状齿轮组中竖向转动的齿轮固定在阴极轴穿入套杆内的端部；所述第二伞状齿轮组中横向转动的齿轮固定在竖轴顶端，第二伞状齿轮组中竖向转动的齿轮套设在位于套杆内的横轴上。

进一步的，所述风车共有三个叶片。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明充分利用了自然条件下广泛存在的风力，来带动阴极的旋转，一方面提高了沉积型微生物燃料电池输出的功率，另一方面建造和运行成本也比较低，整个系统可自我维持，通过外设蓄电池或用电设备即可利用电池供电，管理简单。无需额外电能的输入，对环境不产生负面效果，提高了运行的可持续性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中套杆的结构示意图；

图3为本发明实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1-横轴，2-风车，3-套杆，4-浮板框，5-阴极，6-阴极轴，7-竖轴，8-第一伞状齿轮组，9-第二伞状齿轮组，10-蓄电池，11-导线，12-阳极，13-上覆水。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，一种可利用风力的沉积型微生物燃料电池，包括通过导线11连通的阴极5和阳极12，所述阴极5通过转动连接在浮板框4上的阴极轴6位于浮板框4内；所述阴极轴6一端穿入固定在浮板框4上的空心的套杆3内，所述套杆3内套设有竖轴7，所述竖轴7底端与阴极轴6通过第一伞状齿轮组8配合转动；所述套杆3顶部穿设有横轴1，位于套杆3内的横轴1部分与竖轴7顶端通过第二伞状齿轮组9配合转动；所述横轴1一端固定设置有风车2；所述第一伞状齿轮组8中横向转动的齿轮固定在竖轴7底端，第一伞状齿轮组8中竖向转动的齿轮固定在阴极轴6穿入套杆3内的端部；所述第二伞状齿轮组9中横向转动的齿轮固定在竖轴7顶端，第二伞状齿轮组9中竖向转动的齿轮套设在位于套杆3内的横轴1上，第一伞状齿轮组8与第二伞状齿轮组9中的两个齿轮均互相啮合；所述风车2共有三个叶片。

如图3所示，本发明中的阳极12在使用时埋设在野外水体的底泥中，阴极5位于浮板框4内，通过浮板框4的浮力一半浸没在上覆水13中，一半暴露在空气中。风车2在自然风力的驱动下旋转带动横轴1转动，进而套设在套杆3内横轴1上的第二伞状齿轮组9中竖向转动的齿轮，带动固定在竖轴7两端的横向转动的齿轮转动。并由竖轴7底端第一伞状齿轮组8中横向转动的齿轮，带动阴极轴6上配套的第一伞状齿轮组8中竖向转动的齿轮转动，从而利用风力让风车2驱动阴极5在水面上转动。阴极5与水和空气充分接触，提高了沉积型微生物燃料电池的输出功率，阳极12的微生物将底泥中的有机物分解，产生的电子通过外电路传递到阴极5，氢离子通过上覆水扩散到阴极5，以阴极5的氧作为电子受体，从而产生电能。并利用分别与阴极5和阳极12连接的蓄电池10进行储电，对沉积型微生物燃料电池产生的电能加以收集。本发明在野外水体使用时，也可以为偏远地区的无线传感器、或野外用电器供电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。