【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能应用，更具体地说，它涉及一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的方法。
技术介绍
1、由于全球人口的不断上升以及工业化的迅猛发展，能源危机和环境污染被认为是不可避免的主要问题，引起全世界的广泛关注。专利技术新能源方法的同时，也要尽可能减少新能源开采带来的环境影响，这对于可持续的经济增长和维持人类的绿色居住环境至关重要。尽管利用厌氧微生物从废水或废弃物中回收生物能源是一种被广泛接受和发展的技术，但是在特定的生态位中促进微生物生长和生物化学反应仍然有很大的潜力。在一定程度上，外界能量可以为微生物生长代谢提供动力。生物电化学系统(bioelectrochemicalsystems，bess)需要相对较低的能量输入(0.2-0.8v)，从而促进微生物从废水或废物中回收可再生生物能源，此外当进一步耦合厌氧消化系统时，复合系统可以同时降解污染物。虽然bess需要较低的能量驱动氧化还原反应的发生，但是电力的投入却也是另外一种巨大的能源消耗，而且，在农村或偏远地区，电力供应的长期稳定运行将受到限制。太阳能被认为是满足全球能源需求最可行的选择之一，因为它的可用性和巨大的太阳能(12万太瓦)每天照射地球，而探索成本效益高的技术或者可行的方法对太阳能进行储存或者利用，同时避免太阳能资源的间歇性问题，这对于太阳能资源的更深层次的挖掘显得尤为重要。
2、目前，关于生物电化学系统在生物气生产或污染物降解中的作用研究主要集中在以下几个方面：(1)系统结构，如单室或双室电池反应器、膜、电极材料选择或修饰等；(2)系统操作参数，如ph
3、近年来，国内外对生物电化学间歇运行模式也开展了一些研究。ailijiang等人(2016)考查了不同的电刺激模式对单室生物电化学反应器降解苯酚的效能影响，研究表明，与连续施加2ma的直流电相比，对生物电化学反应器施加间歇电流(间歇模式：1天开/1天关)可以获得更高和更稳定的苯酚去除效率。hussain等人(2018)发现周期性电源断开(间歇模式：2秒开/2秒关)显著提高了mecs的长期性能，而且反应器系统内阻随着长期开/关的操作而降低。研究结果显示，与连续施加电压(阳极电势设置为-0.2v)的对照组相比，被提供60秒开/15秒关的间歇供电模式的mecs，反应器的氢气产量得到提升。这表明间歇供电可以使生物电化学系统更具可持续性和实用性。然而，不同的电驱动模式对于电极生物膜中电子转移和电容性存储行为的间歇性影响，特别是电场中的限制因素，如生物膜内的ph梯度，或电活性微生物，甲烷微生物的进化，目前还尚未有研究报道。因此，本专利技术旨在提供一种太阳能间歇电驱动有机废水提升产甲烷效能的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种太阳能间歇电驱动有机废水提升产甲烷效能的方法，该方法通过间歇式电驱动模式，尤其是自然的太阳能直接电驱动模式，显著提高了生物电化学性能，提升了甲烷回收率，增强了废水处理能力，通过自然的太阳能直接电驱动模式不仅解决了生物电化学的能量投入，维持了整体耦合系统的能量自给，同时为加速生物电化学系统的进一步开发打开了新的视角，有望可以进一步促进废水/废物的生物能源回收，为其在工程化应用方面展示出更多的经济可行性以及可持续性。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种太阳能间歇电驱动有机废水提升产甲烷效能的系统，包括微生物电解池反应器、天然太阳能间歇供电电源、电阻、多层箔取样袋和气相色谱仪；
3、所述微生物电解池反应器上设有阳极和阴极，所述天然太阳能间歇供电电源上设有正极和负极，所述正极与阳极电性连接，所述负极和阴极电性连接；所述电阻的两端分别与负极和阴极电性连接；所述多层箔取样袋固定安装在微生物电解池反应器的顶部用于收集反应气体；所述气相色谱仪用于测量反应气体的成分和体积。
4、本专利技术进一步设置为：所述阳极由碳纤维构成的碳刷电极组成，所述阴极由碳布电极组成。
5、本专利技术进一步设置为：所述碳刷电极在使用前需要进行预处理，所述预处理流程包括首先在丙酮中浸泡，然后在马弗炉中按照设定温度和时间加热进行预处理。
6、本专利技术进一步设置为：所述碳布电极上均匀涂抹有铂/碳催化剂。
7、本专利技术进一步设置为：所述铂/碳催化剂的涂抹流程包括以下步骤：
8、s11、取定量的铂/碳催化剂通过涡流与去离子水混合，得到溶液ⅰ；
9、s12、以定量的铂/碳催化剂加入全氟磺酸型聚合物溶液和纯异丙醇试剂，然后涡流形成溶液ⅱ；
10、s13、将溶液ⅰ和溶液ⅱ混合得到混合溶液ⅲ，用眉笔将混合溶液ⅲ均匀涂抹在碳布电极的无防水层的一侧；
11、s14、最后将碳布电极的涂层处在室温下进行干燥，完成铂/碳催化剂的涂抹。
12、通过采用上述技术方案，。
13、本专利技术还提供一种太阳能间歇电驱动有机废水提升产甲烷效能的方法，其特征是：包括以下步骤：
14、s21、将微生物电解池反应器按照提前设定的方式进行设置和组装；
15、s22、运行设置组装后的微生物电解池反应器，收集其反应气体；
16、s23、采用气相色谱仪测量反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：包括微生物电解池反应器、天然太阳能间歇供电电源、电阻、多层箔取样袋和气相色谱仪；
2.根据权利要求1所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述阳极由碳纤维构成的碳刷电极组成，所述阴极由碳布电极组成。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述碳刷电极在使用前需要进行预处理，所述预处理流程包括首先在丙酮中浸泡，然后在马弗炉中按照设定温度和时间加热进行预处理。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述碳布电极上均匀涂抹有铂/碳催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述铂/碳催化剂的涂抹流程包括以下步骤：
6.一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的方法，其特征是：包括以下步骤：
7.一种太阳能间歇电驱动有机废水在提升产甲烷效能中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：包括微生物电解池反应器、天然太阳能间歇供电电源、电阻、多层箔取样袋和气相色谱仪；
2.根据权利要求1所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述阳极由碳纤维构成的碳刷电极组成，所述阴极由碳布电极组成。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能间歇电驱动提升产甲烷效能的系统，其特征是：所述碳刷电极在使用前需要进行预处理，所述预处理流程包括首先在丙酮中浸泡，然后在马...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文宗，王博，李宁清，于喆，王爱杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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