(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211059304.6 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 朱明军　闫兴　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 苏运贞 (51)Int.Cl. H01M 8/16(2006.01) C12N 1/20(2006.01) (54)发明名称 一种直接利用 木质纤维素产电的方法与应 用 (57)摘要 本发明公开了一种直接利用 木质纤维素产 电的方法与应用， 涉及微生物燃料电池领域。 本 发明能够解决废弃生物质未有效利用， 特别是木 质纤维素在MFC中不能直接利用的问题。 本发明 的具体方法包括对木质纤维素原料进行预处理 得到预处理底物； 对热纤醋弧菌进行活化得到种 子液； 将所述种子液注入以预处理底物为电子供 体的双室微生物燃料电池， 从电极上输出电能。 本发明实现了废弃生物质降解与电能生产的偶 联， 其生产成本低、 产电效率高， 避免了环 境的二 次污染， 在木质纤维素能源化方面具有较高的经 济价值和广阔的应用前 景。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115472882 A 2022.12.13 CN 115472882 A 1.一种直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)对木质纤维素原料进行 预处理， 得到预处 理底物； (2)对热纤醋弧菌进行活化培 养， 得到种子液； (3)将步骤(2)得到的种子液接种至以步骤(1)得到的预处理底物为电子供体的双室燃 料电池中， 培 养， 从双室燃料电池的电极上输出电能。 2.根据权利要求1所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 步骤(1)中所述的预处 理的步骤如下： 加入 含有H2O2和NaOH的预处 理液进行反应； 所述的含有H2O2和NaOH的预处理液的成分如下： 1～3％(w/v)H2O2、 0.5～1.5％(w/v) NaOH， 溶剂为水； 所述的含有H2O2和NaOH的预处理液的使用量为每1g木质纤维素配比20～30mL含有H2O2 和NaOH的预处 理液； 所述的反应的条件为： 温度为3 0～80℃， 于10 0～200rpm反应4～8h 。 3.根据权利要求1所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 步骤(2)中所述的活化培 养为将热纤醋弧菌 接种在种子 培养基中培 养； 所述的种子培养基的组成如下： 8～11g/L微晶纤维素、 1～1.5g/L硫酸铵、 2.5～3g/L六 水合氯化镁、 1.4～1.5g/L磷酸二氢钾、 5～6g/L三水合磷酸氢二钾、 0.1～0.15g/L二水合氯 化钙、 5～7g/L五水合β ‑甘油磷酸钠、 0.2～0.3g/L还原型谷胱甘肽、 4～5g/L酵母粉、 0.4～ 0.6mL/L浓度为0.1％(w/v)刃天青、 0.5～1.5 g/L六水合氯化铁和1～1.5mL/L浓度为0.1％ (w/v)的七水合硫酸 亚铁， 溶剂为水； 所述的种子 培养基的pH值 为6.8～7.2。 4.根据权利要求3所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 所述的培 养为在惰性气体下震荡培 养； 所述的震荡培 养的条件为： 温度为5 0～60℃、 转速为120～180rpm， 振荡培 养12～18h。 5.根据权利要求1所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 步骤(3)中所述的以预处理底物为电子供体的双 室燃料电池包含被质子交换膜分隔而 形成的阳极 室和阴极 室； 所述阳极 室和阴极 室都充有惰性气体； 所述阳极 室内包含阳极液， 阳极液包 含阳极培 养基和热纤醋弧菌； 所述阴极 室内包含阴极液； 阴极液以铁氰化钾为电子受体。 6.根据权利要求5所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 所述的阳极培养基的成分如下： 8～11g/L预处理底物、 1～1.5g/L硫酸铵、 2.5～3g/L六 水合氯化镁、 1.4～1.5g/L磷酸二氢钾、 5～6g/L三水合磷酸氢二钾、 0.1～0.15g/L二水合氯 化钙、 5～7g/L五水合β ‑甘油磷酸钠、 0.2～0.3g/L还原型谷胱甘肽、 4～5g/L酵母粉、 0.4～ 0.6mL/L浓度为0.1％(w/v)刃天青和1～1.5mL/L浓度为0.1％(w/v)的七水合硫酸亚铁， 溶 剂为水； 所述的阳极培 养基的pH值 为6.8～7.2； 所述的阴极液的组分如下： 40～6 0mM铁氰化钾 和pH值为6.8～7.2的磷酸缓冲液。 7.根据权利要求6所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 所述的阳极培养基的成分如下： 10g/L预处理底物、 1.3g/L硫酸铵、 2.6g/L六水合氯化权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115472882 A 2镁、 1.43g/L磷酸二氢钾、 5.5g/L三水合磷酸氢二钾、 0.13g/L二水合氯化钙、 6g/L五水合β ‑ 甘油磷酸钠、 0.25g/L还原型谷胱甘肽、 4.5g/L酵母粉、 0.5mL/L浓度为0.1 ％(w/v)刃天青和 1.1mL/L浓度为0.1％(w/v)的七水合硫酸 亚铁， 溶剂为水； 所述的阳极液的pH值 为7.0。 8.根据权利要求1所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 步骤(3)中所述的以预处理底物为电子供体的双 室燃料电池还包括阳性电极和阴性电 极； 所述的阳极电极和阴极电极由导电碳 纸制成。 9.根据权利要求1所述的直接利用木质纤维素产电的方法， 其特 征在于： 步骤(3)中所述的接种为将所述热纤醋弧菌种子液接种至电池的阳极 室中； 步骤(3)中所述的培 养为惰性气体下震荡培 养； 所述的震荡培 养的条件为： 温度为5 0～60℃、 转速为120～180rpm， 培 养20～28h。 10.权利要求1～9任一项所述的直接利用木质纤维素产电的方法在微生物能源化废弃 生物质中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115472882 A 3