利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，特別是涉及一種燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近隨著工業(yè)的發(fā)展，廢氣污染問題越來越受到人們的重視。伴隨著各類化工產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域和社會生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大量的有機污染物被排放到大氣環(huán)境中，其中有機揮發(fā)性氣體(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)的危害引起了人們的廣泛關(guān)注。VOCs是一類氣態(tài)有機污染物的統(tǒng)稱，它的定義是在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa或者常壓下沸點介于50°C至260°C之間的的有機化合物。有機揮發(fā)性氣體來源廣泛，種類繁多，毒性較大。它主要來自于大型的工業(yè)生產(chǎn)過程，如石油化工、皮革加工、制藥、電鍍、噴漆以及交通工具的使用等。有機揮發(fā)性氣體主要種類包括烴類、酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類等，其中工業(yè)生產(chǎn)中排放量較大的物質(zhì)是三苯類(苯、甲苯、二甲苯)和鹵代烴類物質(zhì)。
[0003]有機揮發(fā)性氣體的排放不僅浪費了大量寶貴的能源，同時嚴重污染了大氣環(huán)境，對人們的身體健康造成極大的危害。研究表明，有機揮發(fā)性氣體在紫外光的作用下會與氮氧化物、碳氫化合物等發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧；齒烴類氣體會破壞臭氧層；此外有機揮發(fā)性氣體會對人的身體造成暫時性或永久性的損傷，尤其是部分有機揮發(fā)性氣體具有致癌性、致畸變性、致突變性等毒性。同時室內(nèi)裝修等帶來的有機揮發(fā)性氣體會嚴重影響城市的室內(nèi)空氣質(zhì)量，這種空氣污染對于長期在室內(nèi)工作和生活的人群會造成巨大的危害，被認為是危害城市居民健康的重要因素。因此，有機揮發(fā)性氣體的治理與利用已經(jīng)成為了環(huán)境保護工作中的一個重要內(nèi)容。
[0004]因此本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能夠回收并利用有機揮發(fā)氣體的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠產(chǎn)生電能的銀液流儲能電池。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)部具有左右貫通的反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)注入有電解液，所述反應(yīng)腔兩端分別設(shè)置有疏水性陽極碳紙和疏水性陰極碳紙，所述疏水性陽極碳紙朝向反應(yīng)腔的表面噴涂有二氧化鈦催化劑，所述疏水性陰極碳紙朝向反應(yīng)腔的表面噴涂有鉑催化劑。
[0007]采用上述結(jié)構(gòu)的燃料電池裝置，有機揮發(fā)性氣體通過擴散作用穿過疏水性陽極碳紙，與二氧化鈦催化劑和電解質(zhì)溶液接觸。此時用紫外光光源照射疏水性陽極碳紙，發(fā)生光催化反應(yīng)，使有機揮發(fā)性氣體失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過外電路傳遞至疏水性陰極碳紙，在鉑催化劑的作用下，與通過多孔碳紙滲透來的氧化劑(氧氣)發(fā)生還原反應(yīng)，完成整個氧化還原的過程。此時二氧化鈦催化劑產(chǎn)生的“電子-空穴”對與水、氧氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有極強氧化能力的羥基自由基，此時有機揮發(fā)性氣體被氧化，失去電子，最終生成二氧化碳和水。這種裝置無需復(fù)雜的廢氣處理步驟，直接將有機揮發(fā)性氣體作為反應(yīng)物引入系統(tǒng)，同時完成有機揮發(fā)性氣體的處理和發(fā)電。
[0008]所述疏水性陽極碳紙由兩塊左部有機玻璃板夾持，所述左部有機玻璃板中部開設(shè)有左右貫通的左部空腔，所述左部空腔為“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的左部豎直槽，以及位于左部豎直槽下方的左部水平槽，所述左部水平槽與三道左部豎直槽的底部相通；所述疏水性陰極碳紙由兩塊右部有機玻璃板夾持，所述右部有機玻璃板中部開設(shè)有左右貫通的右部空腔，所述右部空腔為上下倒置的“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的右部豎直槽，以及位于右部豎直槽上方的右部水平槽，所述右部水平槽與三道右部豎直槽的頂部相通；所述左部有機玻璃板和右部有機玻璃板分別位于反應(yīng)室左右兩側(cè)，三道所述左部豎直槽的投影與三道右部豎直槽交錯布置。使用間隔錯位的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，在保證光催化燃料電池的結(jié)構(gòu)簡單可靠同時，實現(xiàn)了紫外光光源在二氧化鈦催化劑上的均勻照射，同時保證了電池內(nèi)部的傳輸阻力在較小的范圍內(nèi)，從而保證了整個裝置的可靠運行。
[0009]較佳的，所述反應(yīng)室上開設(shè)有進流通道和出流通道，所述進流通道的一端和出流通道的一端均與反應(yīng)腔相通，進流通道的另一端與反應(yīng)室外部設(shè)置的注射栗相通，出流通道的另一端與反應(yīng)室外部相通。
[0010]所述左部空腔遠離反應(yīng)室的端頭連接有流量控制器。通過控制氣體流量，可以實現(xiàn)對于反應(yīng)器反應(yīng)速率以及外電路電壓的控制，保證了反應(yīng)器處理性能的可控性和穩(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作方便，能夠適用于不同的廢氣污染源，更加適用于處理有機揮發(fā)性氣體這種來源廣泛、濃度較低的污染物。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1中反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0016]如圖1、圖2和圖3所示，本實施例包括包括反應(yīng)室1、疏水性陽極碳紙2、疏水性陰極碳紙3、左部有機玻璃板4、右部有機玻璃板5、注射栗6、流量控制器7和紫外光光源8等部件，所述反應(yīng)室I內(nèi)部具有左右貫通的反應(yīng)腔la，所述反應(yīng)腔Ia內(nèi)注入有電解液，所述反應(yīng)腔Ia兩端分別設(shè)置有疏水性陽極碳紙2和疏水性陰極碳紙3，所述疏水性陽極碳紙2朝向反應(yīng)腔Ia的表面噴涂有二氧化鈦催化劑，所述疏水性陰極碳紙2朝向反應(yīng)腔Ia的表面噴涂有鉑催化劑。
[0017]所述疏水性陽極碳紙2由兩塊左部有機玻璃板4夾持，所述左部有機玻璃板4中部開設(shè)有左右貫通的左部空腔，所述左部空腔為“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的左部豎直槽4a，以及位于左部豎直槽4a下方的左部水平槽4b，所述左部水平槽4b與三道左部豎直槽4a的底部相通；所述疏水性陰極碳紙3由兩塊右部有機玻璃板5夾持，所述右部有機玻璃板4中部開設(shè)有左右貫通的右部空腔，所述右部空腔為上下倒置的“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的右部豎直槽5a，以及位于右部豎直槽5a上方的右部水平槽5b，所述右部水平槽5b與三道右部豎直槽5a的頂部相通；所述左部有機玻璃板4和右部有機玻璃板5分別位于反應(yīng)室I左右兩側(cè)，三道所述左部豎直槽4a的投影與三道右部豎直槽5a交錯布置。
[0018]所述反應(yīng)室I上開設(shè)有進流通道Ib和出流通道lc，所述進流通道Ib的一端和出流通道Ic的一端均與反應(yīng)腔Ia相通，進流通道Ib的另一端與反應(yīng)室I外部設(shè)置的注射栗6相通，出流通道Ic的另一端與反應(yīng)室I外部相通。
[0019]所述左部空腔4遠離反應(yīng)室I的端頭連接有流量控制器7。
[0020]所述反應(yīng)室I的另一側(cè)設(shè)置有紫外光光源8，所述紫外光光源8和流量控制器7分別位于反應(yīng)室I的兩側(cè)。
[0021]工作過程:
[0022]用注射栗6向反應(yīng)腔Ia內(nèi)注入堿性電解液NaOH，有機揮發(fā)性氣體通過流量控制器7傳輸至疏水性陽極碳紙2處，通過擴散作用穿過多孔碳紙，與二氧化鈦催化劑和電解質(zhì)溶液充分接觸。此時紫外光光源8通過間隔錯位的結(jié)構(gòu)設(shè)計照射到二氧化鈦催化劑上，發(fā)生光催化反應(yīng)，此時二氧化鈦催化劑產(chǎn)生的“電子-空穴”對與水、氧氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有極強氧化能力的羥基自由基。此時有機揮發(fā)性氣體被氧化，失去電子，最終生成二氧化碳和水。電子則通過外電路傳遞至疏水性陰極碳紙3，在鉑催化劑的作用下，與通過疏水性陰極碳紙3滲透來的氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，完成整個氧化還原的過程。
[0023]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，其特征是:包括反應(yīng)室(I)，所述反應(yīng)室(I)內(nèi)部具有左右貫通的反應(yīng)腔(Ia)，所述反應(yīng)腔(Ia)內(nèi)注入有電解液，所述反應(yīng)腔(Ia)兩端分別設(shè)置有疏水性陽極碳紙(2)和疏水性陰極碳紙(3)，所述疏水性陽極碳紙⑵朝向反應(yīng)腔(Ia)的表面噴涂有二氧化鈦催化劑，所述疏水性陰極碳紙⑵朝向反應(yīng)腔(Ia)的表面噴涂有鉑催化劑。2.如權(quán)利要求1所述的利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，其特征是:所述疏水性陽極碳紙(2)由兩塊左部有機玻璃板(4)夾持，所述左部有機玻璃板(4)中部開設(shè)有左右貫通的左部空腔，所述左部空腔為“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的左部豎直槽(4a)，以及位于左部豎直槽(4a)下方的左部水平槽(4b)，所述左部水平槽(4b)與三道左部豎直槽(4a)的底部相通；所述疏水性陰極碳紙(3)由兩塊右部有機玻璃板(5)夾持，所述右部有機玻璃板(4)中部開設(shè)有左右貫通的右部空腔，所述右部空腔為上下倒置的“山”形，包括三道豎直并排設(shè)置的右部豎直槽(5a)，以及位于右部豎直槽(5a)上方的右部水平槽(5b)，所述右部水平槽(5b)與三道右部豎直槽(5a)的頂部相通；所述左部有機玻璃板(4)和右部有機玻璃板(5)分別位于反應(yīng)室(I)左右兩側(cè)，三道所述左部豎直槽(4a)的投影與三道右部豎直槽(5a)交錯布置。3.如權(quán)利要求1所述的利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，其特征是:所述反應(yīng)室(I)上開設(shè)有進流通道(Ib)和出流通道(Ic)，所述進流通道(Ib)的一端和出流通道(Ic)的一端均與反應(yīng)腔(Ia)相通，進流通道(Ib)的另一端與反應(yīng)室(I)外部設(shè)置的注射栗(6)相通，出流通道(Ic)的另一端與反應(yīng)室(I)外部相通。4.如權(quán)利要求1所述的利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，其特征是:所述左部空腔(4)遠離反應(yīng)室(I)的端頭連接有流量控制器(7)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了利用光催化處理有機揮發(fā)性氣體的燃料電池裝置，包括反應(yīng)室(1)，所述反應(yīng)室(1)內(nèi)部具有左右貫通的反應(yīng)腔(1a)，所述反應(yīng)腔(1a)內(nèi)注入有電解液，所述反應(yīng)腔(1a)兩端分別設(shè)置有疏水性陽極碳紙(2)和疏水性陰極碳紙(3)，所述疏水性陽極碳紙(2)朝向反應(yīng)腔(1a)的表面噴涂有二氧化鈦催化劑，所述疏水性陰極碳紙(2)朝向反應(yīng)腔(1a)的表面噴涂有鉑催化劑。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作方便，能夠適用于不同的廢氣污染源，更加適用于處理有機揮發(fā)性氣體這種來源廣泛、濃度較低的污染物。
【IPC分類】H01M8/06, H01M8/18
【公開號】CN105161745
【申請?zhí)枴緾N201510471589
【發(fā)明人】陳蓉, 焦龍, 廖強, 朱恂, 葉丁丁, 李俊, 王宏, 丁玉棟, 黃云, 付乾
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月4日