利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池领域，特别是涉及一种燃料电池。
【背景技术】
[0002]近随着工业的发展，废气污染问题越来越受到人们的重视。伴随着各类化工产品在工业领域和社会生活领域的广泛应用，大量的有机污染物被排放到大气环境中，其中有机挥发性气体(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)的危害引起了人们的广泛关注。VOCs是一类气态有机污染物的统称，它的定义是在常温下饱和蒸气压大于70Pa或者常压下沸点介于50°C至260°C之间的的有机化合物。有机挥发性气体来源广泛，种类繁多，毒性较大。它主要来自于大型的工业生产过程，如石油化工、皮革加工、制药、电镀、喷漆以及交通工具的使用等。有机挥发性气体主要种类包括烃类、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类等，其中工业生产中排放量较大的物质是三苯类(苯、甲苯、二甲苯)和卤代烃类物质。
[0003]有机挥发性气体的排放不仅浪费了大量宝贵的能源，同时严重污染了大气环境，对人们的身体健康造成极大的危害。研究表明，有机挥发性气体在紫外光的作用下会与氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应，生成光化学烟雾；齒烃类气体会破坏臭氧层；此外有机挥发性气体会对人的身体造成暂时性或永久性的损伤，尤其是部分有机挥发性气体具有致癌性、致畸变性、致突变性等毒性。同时室内装修等带来的有机挥发性气体会严重影响城市的室内空气质量，这种空气污染对于长期在室内工作和生活的人群会造成巨大的危害，被认为是危害城市居民健康的重要因素。因此，有机挥发性气体的治理与利用已经成为了环境保护工作中的一个重要内容。
[0004]因此本领域技术人员致力于开发一种能够回收并利用有机挥发气体的装置。
【发明内容】
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够产生电能的银液流储能电池。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，包括反应室，所述反应室内部具有左右贯通的反应腔，所述反应腔内注入有电解液，所述反应腔两端分别设置有疏水性阳极碳纸和疏水性阴极碳纸，所述疏水性阳极碳纸朝向反应腔的表面喷涂有二氧化钛催化剂，所述疏水性阴极碳纸朝向反应腔的表面喷涂有铂催化剂。
[0007]采用上述结构的燃料电池装置，有机挥发性气体通过扩散作用穿过疏水性阳极碳纸，与二氧化钛催化剂和电解质溶液接触。此时用紫外光光源照射疏水性阳极碳纸，发生光催化反应，使有机挥发性气体失去电子，发生氧化反应，电子通过外电路传递至疏水性阴极碳纸，在铂催化剂的作用下，与通过多孔碳纸渗透来的氧化剂(氧气)发生还原反应，完成整个氧化还原的过程。此时二氧化钛催化剂产生的“电子-空穴”对与水、氧气等发生化学反应，产生具有极强氧化能力的羟基自由基，此时有机挥发性气体被氧化，失去电子，最终生成二氧化碳和水。这种装置无需复杂的废气处理步骤，直接将有机挥发性气体作为反应物引入系统，同时完成有机挥发性气体的处理和发电。
[0008]所述疏水性阳极碳纸由两块左部有机玻璃板夹持，所述左部有机玻璃板中部开设有左右贯通的左部空腔，所述左部空腔为“山”形，包括三道竖直并排设置的左部竖直槽，以及位于左部竖直槽下方的左部水平槽，所述左部水平槽与三道左部竖直槽的底部相通；所述疏水性阴极碳纸由两块右部有机玻璃板夹持，所述右部有机玻璃板中部开设有左右贯通的右部空腔，所述右部空腔为上下倒置的“山”形，包括三道竖直并排设置的右部竖直槽，以及位于右部竖直槽上方的右部水平槽，所述右部水平槽与三道右部竖直槽的顶部相通；所述左部有机玻璃板和右部有机玻璃板分别位于反应室左右两侧，三道所述左部竖直槽的投影与三道右部竖直槽交错布置。使用间隔错位的结构设计方式，在保证光催化燃料电池的结构简单可靠同时，实现了紫外光光源在二氧化钛催化剂上的均匀照射，同时保证了电池内部的传输阻力在较小的范围内，从而保证了整个装置的可靠运行。
[0009]较佳的，所述反应室上开设有进流通道和出流通道，所述进流通道的一端和出流通道的一端均与反应腔相通，进流通道的另一端与反应室外部设置的注射栗相通，出流通道的另一端与反应室外部相通。
[0010]所述左部空腔远离反应室的端头连接有流量控制器。通过控制气体流量，可以实现对于反应器反应速率以及外电路电压的控制，保证了反应器处理性能的可控性和稳定性。
[0011]本发明的有益效果是:本发明结构紧凑、安装简单、操作方便，能够适用于不同的废气污染源，更加适用于处理有机挥发性气体这种来源广泛、浓度较低的污染物。
【附图说明】
[0012]图1是本发明一【具体实施方式】的结构示意图。
[0013]图2是图1中反应室的结构示意图。
[0014]图3是图2的左视结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0016]如图1、图2和图3所示，本实施例包括包括反应室1、疏水性阳极碳纸2、疏水性阴极碳纸3、左部有机玻璃板4、右部有机玻璃板5、注射栗6、流量控制器7和紫外光光源8等部件，所述反应室I内部具有左右贯通的反应腔la，所述反应腔Ia内注入有电解液，所述反应腔Ia两端分别设置有疏水性阳极碳纸2和疏水性阴极碳纸3，所述疏水性阳极碳纸2朝向反应腔Ia的表面喷涂有二氧化钛催化剂，所述疏水性阴极碳纸2朝向反应腔Ia的表面喷涂有铂催化剂。
[0017]所述疏水性阳极碳纸2由两块左部有机玻璃板4夹持，所述左部有机玻璃板4中部开设有左右贯通的左部空腔，所述左部空腔为“山”形，包括三道竖直并排设置的左部竖直槽4a，以及位于左部竖直槽4a下方的左部水平槽4b，所述左部水平槽4b与三道左部竖直槽4a的底部相通；所述疏水性阴极碳纸3由两块右部有机玻璃板5夹持，所述右部有机玻璃板4中部开设有左右贯通的右部空腔，所述右部空腔为上下倒置的“山”形，包括三道竖直并排设置的右部竖直槽5a，以及位于右部竖直槽5a上方的右部水平槽5b，所述右部水平槽5b与三道右部竖直槽5a的顶部相通；所述左部有机玻璃板4和右部有机玻璃板5分别位于反应室I左右两侧，三道所述左部竖直槽4a的投影与三道右部竖直槽5a交错布置。
[0018]所述反应室I上开设有进流通道Ib和出流通道lc，所述进流通道Ib的一端和出流通道Ic的一端均与反应腔Ia相通，进流通道Ib的另一端与反应室I外部设置的注射栗6相通，出流通道Ic的另一端与反应室I外部相通。
[0019]所述左部空腔4远离反应室I的端头连接有流量控制器7。
[0020]所述反应室I的另一侧设置有紫外光光源8，所述紫外光光源8和流量控制器7分别位于反应室I的两侧。
[0021]工作过程:
[0022]用注射栗6向反应腔Ia内注入碱性电解液NaOH，有机挥发性气体通过流量控制器7传输至疏水性阳极碳纸2处，通过扩散作用穿过多孔碳纸，与二氧化钛催化剂和电解质溶液充分接触。此时紫外光光源8通过间隔错位的结构设计照射到二氧化钛催化剂上，发生光催化反应，此时二氧化钛催化剂产生的“电子-空穴”对与水、氧气等发生化学反应，产生具有极强氧化能力的羟基自由基。此时有机挥发性气体被氧化，失去电子，最终生成二氧化碳和水。电子则通过外电路传递至疏水性阴极碳纸3，在铂催化剂的作用下，与通过疏水性阴极碳纸3渗透来的氧气发生还原反应，完成整个氧化还原的过程。
[0023]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，其特征是:包括反应室(I)，所述反应室(I)内部具有左右贯通的反应腔(Ia)，所述反应腔(Ia)内注入有电解液，所述反应腔(Ia)两端分别设置有疏水性阳极碳纸(2)和疏水性阴极碳纸(3)，所述疏水性阳极碳纸⑵朝向反应腔(Ia)的表面喷涂有二氧化钛催化剂，所述疏水性阴极碳纸⑵朝向反应腔(Ia)的表面喷涂有铂催化剂。2.如权利要求1所述的利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，其特征是:所述疏水性阳极碳纸(2)由两块左部有机玻璃板(4)夹持，所述左部有机玻璃板(4)中部开设有左右贯通的左部空腔，所述左部空腔为“山”形，包括三道竖直并排设置的左部竖直槽(4a)，以及位于左部竖直槽(4a)下方的左部水平槽(4b)，所述左部水平槽(4b)与三道左部竖直槽(4a)的底部相通；所述疏水性阴极碳纸(3)由两块右部有机玻璃板(5)夹持，所述右部有机玻璃板(4)中部开设有左右贯通的右部空腔，所述右部空腔为上下倒置的“山”形，包括三道竖直并排设置的右部竖直槽(5a)，以及位于右部竖直槽(5a)上方的右部水平槽(5b)，所述右部水平槽(5b)与三道右部竖直槽(5a)的顶部相通；所述左部有机玻璃板(4)和右部有机玻璃板(5)分别位于反应室(I)左右两侧，三道所述左部竖直槽(4a)的投影与三道右部竖直槽(5a)交错布置。3.如权利要求1所述的利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，其特征是:所述反应室(I)上开设有进流通道(Ib)和出流通道(Ic)，所述进流通道(Ib)的一端和出流通道(Ic)的一端均与反应腔(Ia)相通，进流通道(Ib)的另一端与反应室(I)外部设置的注射栗(6)相通，出流通道(Ic)的另一端与反应室(I)外部相通。4.如权利要求1所述的利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，其特征是:所述左部空腔(4)远离反应室(I)的端头连接有流量控制器(7)。
【专利摘要】本发明公开了利用光催化处理有机挥发性气体的燃料电池装置，包括反应室(1)，所述反应室(1)内部具有左右贯通的反应腔(1a)，所述反应腔(1a)内注入有电解液，所述反应腔(1a)两端分别设置有疏水性阳极碳纸(2)和疏水性阴极碳纸(3)，所述疏水性阳极碳纸(2)朝向反应腔(1a)的表面喷涂有二氧化钛催化剂，所述疏水性阴极碳纸(2)朝向反应腔(1a)的表面喷涂有铂催化剂。本发明结构紧凑、安装简单、操作方便，能够适用于不同的废气污染源，更加适用于处理有机挥发性气体这种来源广泛、浓度较低的污染物。
【IPC分类】H01M8/06, H01M8/18
【公开号】CN105161745
【申请号】CN201510471589
【发明人】陈蓉, 焦龙, 廖强, 朱恂, 叶丁丁, 李俊, 王宏, 丁玉栋, 黄云, 付乾
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月4日