基于微流体的自呼吸式光催化无膜燃料电池

摘要

本发明涉及一种基于微流体的自呼吸式光催化无膜燃料电池，其特征在于，负载有二氧化钛半导体纳米棒作为光催化剂的导电玻璃与微流体电池芯片及气体扩散电极构成微流动光催化无膜燃料电池主体，阳极导线，阴极导线将电池内部产生的电能引出供外部用电器使用；阳极液入口，阴极液入口分别用于有机废水污染物与阴极电解质流入。本发明利用微流体层流分层流动原理，去除传统光催化燃料电池中需要的质子交换膜，达到简化电池结构，降低制造成本的目的；空气中的氧气通过气体扩散电极进去电池芯片内参与反应，而无需专门输送装置；废水污染物与阴极电解液通过微流泵将注入光催化燃料电池芯片中，在光照条件下，将有机污染物中的化学能转换为电能向外输出。

主权项

一种基于微流体的自呼吸式光催化无膜燃料电池，其特征在于，负载有二氧化钛半导体纳米棒作为光催化剂的导电玻璃与微流体电池芯片及气体扩散电极构成自呼吸式光催化无膜燃料电池主体，阳极导线、阴极导线将电池内部产生的电能引出供外部用电器使用；阳极液入口接管、阴极液入口接管分别用于有机废水与阴极电解质流入，出口接管用于排出废液；所述的自呼吸式光催化无膜燃料电池使用有机废水作为燃料，使用矿物盐作为电解质，在处理废水的同时将有机物中的化学能转化为电能；所述的电池芯片上设置宽度为2mm,深度为1mm，长度为10mm的微流道，微流道下侧为由载有铂催化剂的碳纸制成的气体扩散电极，上侧为二氧化钛半导体纳米棒光催化反应催化剂；所述的电池芯片由两块微通道芯片基板Ⅰ，芯片基板Ⅱ组合而成，电池芯片内的微流体为上下分层层流流动，通过此种实际结构能有效保持通道内上下分层的层流流动；所述的芯片基板I上开有两个通孔和两段槽，前段为凹槽，后段为通槽；前孔为阳极液入口孔，后孔为出口孔；所述的芯片基板Ⅱ上开有三个通孔和三段槽，前后两段为凹槽，中间段为通槽；前孔为阳极液入口孔，中间孔为阴极液入口孔，后孔为出口孔；制备微流体电池芯片，使用微流动泵驱动流体，使得有机废水与电解质在微通道中保持并行层流的流动状态；阳极液在光催化剂层表面发生光催化反应及氧化反应，阴极液在负载有铂催化剂的碳纸组成的气体扩散电极处发生还原反应；阳极光催化剂采用二氧化钛纳米棒，由水热法在导电玻璃上合成。