利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電池領域，特別是涉及一種燃料電池。
【背景技術】
[0002]近隨著工業的發展，廢氣污染問題越來越受到人們的重視。伴隨著各類化工產品在工業領域和社會生活領域的廣泛應用，大量的有機污染物被排放到大氣環境中，其中有機揮發性氣體(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)的危害引起了人們的廣泛關注。VOCs是一類氣態有機污染物的統稱，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生產過程，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，其中工業生產中排放量較大的物質是三苯類(苯、甲苯、二甲苯)和鹵代烴類物質。
[0003]有機揮發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境，對人們的身體健康造成極大的危害。研究表明，有機揮發性氣體在紫外光的作用下會與氮氧化物、碳氫化合物等發生光化學反應，生成光化學煙霧；齒烴類氣體會破壞臭氧層；此外有機揮發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性氣體具有致癌性、致畸變性、致突變性等毒性。同時室內裝修等帶來的有機揮發性氣體會嚴重影響城市的室內空氣質量，這種空氣污染對于長期在室內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，有機揮發性氣體的治理與利用已經成為了環境保護工作中的一個重要內容。
[0004]因此本領域技術人員致力于開發一種能夠回收并利用有機揮發氣體的裝置。
【發明內容】
[0005]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠產生電能的銀液流儲能電池。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置，包括反應室，所述反應室內部具有左右貫通的反應腔，所述反應腔內注入有電解液，所述反應腔兩端分別設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腔的表面噴涂有鉑催化劑。
[0007]采用上述結構的燃料電池裝置，有機揮發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溶液接觸。此時用紫外光光源照射疏水性陽極碳紙，發生光催化反應，使有機揮發性氣體失去電子，發生氧化反應，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)發生還原反應，完成整個氧化還原的過程。此時二氧化鈦催化劑產生的“電子-空穴”對與水、氧氣等發生化學反應，產生具有極強氧化能力的羥基自由基，此時有機揮發性氣體被氧化，失去電子，最終生成二氧化碳和水。這種裝置無需復雜的廢氣處理步驟，直接將有機揮發性氣體作為反應物引入系統，同時完成有機揮發性氣體的處理和發電。
[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室左右兩側，三道所述左部豎直槽的投影與三道右部豎直槽交錯布置。使用間隔錯位的結構設計方式，在保證光催化燃料電池的結構簡單可靠同時，實現了紫外光光源在二氧化鈦催化劑上的均勻照射，同時保證了電池內部的傳輸阻力在較小的范圍內，從而保證了整個裝置的可靠運行。
[0009]較佳的，所述反應室上開設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腔相通，進流通道的另一端與反應室外部設置的注射栗相通，出流通道的另一端與反應室外部相通。
[0010]所述左部空腔遠離反應室的端頭連接有流量控制器。通過控制氣體流量，可以實現對于反應器反應速率以及外電路電壓的控制，保證了反應器處理性能的可控性和穩定性。
[0011]本發明的有益效果是:本發明結構緊湊、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是本發明一【具體實施方式】的結構示意圖。
[0013]圖2是圖1中反應室的結構示意圖。
[0014]圖3是圖2的左視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
[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，所述反應室I內部具有左右貫通的反應腔la，所述反應腔Ia內注入有電解液，所述反應腔Ia兩端分別設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分別位于反應室I左右兩側，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]所述反應室I上開設有進流通道Ib和出流通道lc，所述進流通道Ib的一端和出流通道Ic的一端均與反應腔Ia相通，進流通道Ib的另一端與反應室I外部設置的注射栗6相通，出流通道Ic的另一端與反應室I外部相通。
[0019]所述左部空腔4遠離反應室I的端頭連接有流量控制器7。
[0020]所述反應室I的另一側設置有紫外光光源8，所述紫外光光源8和流量控制器7分別位于反應室I的兩側。
[0021]工作過程:
[0022]用注射栗6向反應腔Ia內注入堿性電解液NaOH，有機揮發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溶液充分接觸。此時紫外光光源8通過間隔錯位的結構設計照射到二氧化鈦催化劑上，發生光催化反應，此時二氧化鈦催化劑產生的“電子-空穴”對與水、氧氣等發生化學反應，產生具有極強氧化能力的羥基自由基。此時有機揮發性氣體被氧化，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滲透來的氧氣發生還原反應，完成整個氧化還原的過程。
[0023]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置，其特征是:包括反應室(I)，所述反應室(I)內部具有左右貫通的反應腔(Ia)，所述反應腔(Ia)內注入有電解液，所述反應腔(Ia)兩端分別設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朝向反應腔(Ia)的表面噴涂有鉑催化劑。2.如權利要求1所述的利用光催化處理有機揮發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)分別位于反應室(I)左右兩側，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.如權利要求1所述的利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置，其特征是:所述反應室(I)上開設有進流通道(Ib)和出流通道(Ic)，所述進流通道(Ib)的一端和出流通道(Ic)的一端均與反應腔(Ia)相通，進流通道(Ib)的另一端與反應室(I)外部設置的注射栗(6)相通，出流通道(Ic)的另一端與反應室(I)外部相通。4.如權利要求1所述的利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置，其特征是:所述左部空腔(4)遠離反應室(I)的端頭連接有流量控制器(7)。
【專利摘要】本發明公開了利用光催化處理有機揮發性氣體的燃料電池裝置，包括反應室(1)，所述反應室(1)內部具有左右貫通的反應腔(1a)，所述反應腔(1a)內注入有電解液，所述反應腔(1a)兩端分別設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)朝向反應腔(1a)的表面噴涂有鉑催化劑。本發明結構緊湊、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
【申請號】CN201510471589
【發明人】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
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月4日