专利名称：二氧化硫－空气电池及其在脱硫技术中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于脱硫技术领域，具体涉及一种二氧化硫—空气电池及其在脱硫技术中的应用。
背景技术：
我国是一个资源生产和消费大国，然而在生产和消费的同时，也产生了重大的环境问题，据国家环保统计，每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫达2158.7万吨，高居世界第一位，其中工业来源排放量1800万吨，占总排放量的83％。由二氧化硫污染造成的酸雨面积已占全国总国土面积的30％，严重影响人们的身体健康和环境，每年造成经济损失150亿元。因此有效地控制工业排放的二氧化硫已成为刻不容缓。
目前治理二氧化硫烟气的主要方法有湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫技术，其中石灰石/石灰—石膏法脱硫技术因其投资少，设备占地面积少，效果稳定，运行成本相对较低而应用最广。但是，该技术存在的结垢、堵塞和成本不够低等问题而限制其更加广泛应用。
发明内容
；本发明针对现有脱硫技术中存在的结垢、堵塞和成本不够低等问题，提供一种二氧化硫—空气电池，用于脱硫技术，实现化学发电与脱硫工艺二位一体。
SO2和NaOH反应生成Na2SO3，Na2SO3被O2氧化为Na2SO4溶液的反应为
ΔrGmθ(298K)＝-258.63kJ/mol上述反应如在电池装置中进行，化学能转换为电能。根据理论计算，当消耗约890g的SO2，电池输出一度电的电能，同时可生成1.9kg石膏。
该电池装置结构负极为碳电极，正极为空气电极，隔膜为聚酰胺树脂膜。其特征是将气态SO2溶于NaOH溶液中，再以电化学方式对Na2SO3进行氧化直接生成硫酸钠溶液，使反应的化学能转化为电能。
该二氧化硫—空气电池结构简图见说明书附图1。电池正极的电极反应为
电池负极的电极反应为
正极反应生成的OH-通过电解质膜传递到负极，与SO32-反应生成H2O和SO42-，电池总反应为Eθ(298K)＝1.34V分压为5-300kPa，流速500-6000cm3/min的SO2气体通入浓度为10％的NaOH溶液中(SO2气体也可直接通入二氧化硫—空气电池负极槽中)，待pH值为5.5-7时，停止通气，加入适量NaOH使溶液成碱性后(pH为7-8)，可流进二氧化硫—空气电池负极。电池正极通入空气或氧气，氧气分压为20-270kPa，流速500-6000cm3/min；电池工作温度为-20-200℃。电解质溶液为10％的NaOH溶液。当开路电压降为约1伏时，电池内溶液可流出，进入反应池，与石灰乳反应，沉淀物为石膏，上清液为NaOH溶液，可循环使用。
二氧化硫—空气电池用于冶金、电力等行业烟气中SO2的净化处理。把脱硫技术和化学发电结合起来，节省了能源，大大降低了脱硫成本，同时解决了脱硫技术中存在的结垢、堵塞等问题。如果我国采用二氧化硫—空气电池装置用于脱硫技术中，每年可发电100亿度以上。
图1间隙型二氧化硫—空气电池结构示意2连续型二氧化硫—空气电池结构示意中1空气正电极；2隔膜；3负极电极；410％NaOH溶液；5Na2SO3溶液
具体实施例方式实施例1向10％的NaOH溶液中通入SO2，分压为20kPa，流速1000cm3/min，至pH值为5.5-6.5时，停止通气。用氨水调pH至7.5-8，然后流进电池负极槽中。见图1所示，装备二氧化硫—空气电池，电池正极为空气电极，隔膜为聚酰胺树脂膜，电池负极为碳电极。电池正极通入空气，压力为100kPa，氧气分压为21kPa，空气流速5000cm3/min；电池工作温度为25℃。电池输出电压为1.3-1.0V。100个上述电池组成电池堆，1小时可输出电能5度。
实施例2见图2所示，装备二氧化硫—空气电池，正极为空气电极，隔膜为聚酰胺树脂膜。电解质为10％的NaOH溶液，电池负极直接通入SO2，分压为10kPa，流速5000cm3/min；流速为10cm3/min、浓度为10％的NaOH溶液从负极电极表层流过；电池正极通入空气，压力为100kPa，氧气分压为21kPa，空气流速5000cm3/min；电池工作温度为25℃，同时，电池输出电压为1.1V。
权利要求
1.一种二氧化硫—空气电池，其特征是该电池负极为碳电极，正极为空气电极，隔膜为聚酰胺树脂膜，该电池是将气态SO2溶于NaOH生成Na2SO3，再以电化学方式对Na2SO3进行氧化产生电流，使反应的化学能转化为电能。
2.权利要求1所述的二氧化硫—空气电池在脱硫技术中的应用，其特征在于其中的二氧化硫直接溶于碱性溶液，用于脱除烟气中的二氧化硫，将化学发电与脱硫技术结合在一起。
全文摘要
本发明提供一种二氧化硫－空气电池及其在脱硫技术中的应用，属于脱硫技术节能领域。该电池负极为碳电极，正极为空气电极，隔膜为聚酰胺树脂膜。电池负极为Na
文档编号C25B5/00GK1919423SQ200610040810
公开日2007年2月28日 申请日期2006年7月26日 优先权日2006年7月26日
发明者郑翠红, 朱伟长, 檀杰 申请人:安徽工业大学