光驱动降解制氢的双功能装置

成果介绍

科技计划：其他：

成果形式：新产品、新装备

合作方式：技术转让、技术咨询、技术服务

参与活动： 2022年高校院所走进镇江产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 0 项
已授权专利,其中:发明专利 0 项

成果简介

成果概况

本实用新型揭示了一种光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述装置包括：光电转化组件，用于将入射光能转化为电能；电压控制组件，与光电转化组件电性连接，用于将光电转化组件输出的电能控制到预定电压或预定电流并输出；污水反应组件，与电压控制组件电性连接，污水反应组件包括反应槽、位于反应槽内的生活污水、与反应槽固定安装的支架、及第一电极和第二电极，第一电极用于产生活性基团并与有机物进行选择性反应，从而实现污染物的降解，第二电极用于通过还原反应进行制氢。本实用新型中光驱动降解制氢的双功能装置绿色环保、副产物安全无害，产氢降解效率高且性能稳定，可广泛应用于家庭碱性污水处理

创新要点

1.一种光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述装置包括：光电转化组件，用于将入射光能转化为电能；电压控制组件，与光电转化组件电性连接，用于将光电转化组件输出的电能控制到预定电压或预定电流并输出；污水反应组件，与电压控制组件电性连接，污水反应组件包括反应槽、位于反应槽内的生活污水、与反应槽固定安装的支架、及第一电极和第二电极，所述支架将反应槽划分为第一区域和第二区域，第一电极位于第一区域内的生活污水中，第二电极位于第二区域内的生活污水中，第一电极和第二电极分别与电压控制组件电性连接，第一电极用于产生活性基团并与有机物进行选择性反应，从而实现污染物的降解，第二电极用于通过还原反应进行制氢。

主要技术指标

所述的光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述支架包括水平安装于反应槽上方的第一支架、及竖直安装于第一支架和反应槽底壁之间的第二支架，所述第二支架上设有若干通孔。 3.根据权利要求2所述的光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述第一支架上固定安装有与第一区域相连通的第一管道、及与第二区域相连通的第二管道，第一管道用于排放废气，第二管道用于收集氢气。 4.根据权利要求2所述的光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述反应槽的侧壁上设有若干与第一区域和/或第二区域相连通的第三管道，第三管道用于注入和/或排放生活污水。 5.根据权利要求1所述的光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述第一电极全部或部分位于第一区域内的生活污水中，第二电极全部或部分位于第二区域内的生活污水中。 6.根据权利要求1所述的光驱动降解制氢的双功能装置，其特征在于，所述光电转化组件包括一个太阳能电池片，或多个串联设置的太阳能电池片，或多个并联设置的太阳能电池片，或多个混联设置的太阳能电池片。

其他说明

氢气因其等体积压缩后质量轻、燃烧副产物无害诸多优势广受推崇，而可再生电解水制氢作为一种工艺简单、无污染的制氢途径，相比于热催化等其他方法对于工业生产具有更大的吸引力。光催化这个绿色高效的方法应运而生，它将太阳能作为电解水的动力供应。比如有人提出利用垂直定向的钛铁氧化物纳米管阵列组成的薄膜,在太阳光的照射下将水分解为氢气和氧气。除此之外，人们发现在光催化电解的过程中，除了主要产出氢能源，其材料的选取在对于水中特定物质的降解也具有特殊作用，比如有人成功利用TiO 2悬浮液在紫外线的照射下成功光降解多氯联苯和氰化物，称得上光降解在环境保护领域的开创性工作。除上述提到的两种外，材料的选取范围还有很广。镍基电池的研究源于十九世纪60年代，人们发现非贵金属镍在碱性溶液中具有良好的析氧活性，随着电解水制氢与光降解行业的飞速发展，镍基电极因为有其原料丰富且有着较大的活性比表面积而得到了广泛关注。而最近几年，人们发现在镍基层状氢氧化物的电极中掺入惰性金属，对作为双功能电极的效率提升大有裨益。与此同时，保证电极在制氢与降解过程中的稳定性也成为了重要课题。在硅基光伏方面，自二十世纪中旬第一块单晶太阳能电池问世，随后因为绿色能源的概念逐渐深入人心，光伏研究和应用发展迅猛。在多晶与单晶方面，通过钝化、抗反等概念在引入，低成本切割、栅线工艺的成熟，太阳能电池效率的已经逐渐趋近理论极限。随着PERC工艺大量投放于产线，多晶硅太阳能电池产业化效率已能够稳定在20％以上，实验室转换效率则高达 24％以上。目前在将光转化为电能提供给电极进行制氢分解的系统上，电极对于水体的实际应用场景尚缺乏明确分类。针对家庭生产的例如清洁用水、排泄物等废弃污水，需要一种高效且稳定的装置实现预处理，并在这个过程里实现家庭自主能源供应。因此，有必要提供一种光驱动降解制氢的双功能装置。

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