科创中国

同时产电、产氢及污水处理的微生物光电化学系统,包括电解池以及设置在电解池内将电解池分为阳极室和阴极室的离子交换膜,在阳极室和阴极室内分别设置有阳极和光阴极,阳极与光阴极通过导线与电阻相连接,光阴极侧的一面设置有完全透光的石英玻璃窗口,阳极由产电微生物及阳极基底组成,光阴极采用具有太阳光响应的半导体材料,所述的阳极室内盛放有含有机污染物的污水,阴极室内盛放有电解质溶液。本发明在同一个微生物光电化学池内,污水中有机污染物被阳极上附着的产电微生物氧化成二氧化碳,同时释放出电子和质子,质子通过电解质转移到阴极而被光阴极还原成氢气,电子通过外电路传导到阴极,产生电能

本发明属于环境保护水处理、应用化学和新能源领域，具体涉及一种同时产电、产氢及污水处理的微生物光电化学系统。

本发明由离子交换膜隔开的阳极室和阴极室。阳极为附着的产电微生物，阳极室盛有污水；而阴极为具有可见光响应的半导体光电极，阴极室盛有导通离子用的电解质水溶液。在同一个光电化学池内，污水中有机污染物被阳极上附着的产电微生物氧化成二氧化碳，同时释放出电子和质子，质子通过电解质转移到阴极而被光阴极还原成氢气，电子通过外电路传导到阴极，产生电能。

通过本发明的实施，可以实现同时在阳极室处理污水和在阴极室产生氢气并向外电路输出电能的效果。

微生物燃料电池技术能够将污水中有机物所含的能量转换成电能收集起来。但目前微生物燃料电池技术在依靠阳极产电微生物处理污水的同时，阴极往往是将氧气还原成水，总的反应是有机物被氧气氧化成了水和二氧化碳。随着能源危机及清洁能源的需求增加，氢气作为一种高热值的清洁能源物质而备受人们关注，它的各种制备技术如太阳能光解水法、微生物发酵法、生物质超临界气化、石油裂解等也引起了人们的注意。但从污水中提取氢能的技术却很少报道，由于污水中有机物在阳极被氧化的电位显示一定的负值，而在同样条件下阴极析出氢气的电位也偏负，该反应不能自发发生，要想提取出污水中有机物质中的氢气需要施加额外的能量。因此有人将污水中的能量通过微生物电解池技术以氢气的形式提取出来，微生物电解池需要额外施加电能即在阴阳极之间施加一个偏压，实现污水处理与产氢。

通过输入太阳光能，也是一种向系统施加能量的方式。生物阳极氧化污水中的有机污染物，产生质子于电子，而光阴极通过吸收太阳光产生空穴和电子，生物阳极产生的电子通过外电路与光阴极产生的空穴结合输出电能，而光阴极产生的电子则与水反应产生氢气。该反应可自发发生，向外输出电能。

本发明的目的在于提供一种能够同时产电、产氢及污水处理的微生物光电化学系统，为水处理技术提供一种简单、方便、高效的处理装置。

西安交通大学（Xi’an Jiaotong University），简称“西安交大”，位于陕西省西安市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学，由教育部与国家国防科技工业局共建，位列国家“双一流”， 首批进入国家“211工程”和“985工程”，是国家“七五”“八五”重点建设高校，入选“珠峰计划”“强基计划”“2011计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划，是环太平洋大学联盟、九校联盟（C9） 、中国大学校长联谊会、全球能源互联网大学联盟、中俄综合性大学联盟、中俄交通大学联盟、CDIO工程教育联盟、丝绸之路大学联盟成员高校，是中国人工智能教育联席会理事长单位、学位授权自主审核单位，是中国三所开设少年班高校之一。

随着能源危机及清洁能源的需求增加，氢气作为一种高热值的清洁能源物质而备受人们关注，它的各种制备技术如太阳能光解水法、微生物发酵法、生物质超临界气化、石油裂解等也引起了人们的注意。但从污水中提取氢能的技术却很少报道，由于污水中有机物在阳极被氧化的电位显示一定的负值，而在同样条件下阴极析出氢气的电位也偏负，该反应不能自发发生，要想提取出污水中有机物质中的氢气需要施加额外的能量。

通过本发明的实施，将污水中的能量通过微生物电解池技术以氢气的形式提取出来，微生物电解池需要额外施加电能即在阴阳极之间施加一个偏压，实现污水处理与产氢。可以实现同时在阳极室处理污水和在阴极室产生氢气并向外电路输出电能的效果。

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。