[發(fā)明專利]一種可見光驅(qū)動的微藻電解電池分解水制氫方法

有效

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• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN103147092A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳兆安;呂艷霞;陸洪斌;鄧麥村;張衛(wèi);薛松;周建男
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C25B1/06
• 分類號: C25B1/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種可見光驅(qū)動的微藻電解電池分解水制氫方法，其特征在于：

于添加有電解質(zhì)溶液的微藻電解電池中，以平面多孔電極材料為基底材料，在其上固定微藻細胞制備微藻光電極作為陽極，與陰極和參比電極構(gòu)成三電極體系，在電解質(zhì)溶液中加入電子介體，并于陽極和陰極間外加電壓；

在可見光驅(qū)動下，微藻細胞通過光合作用的光合系統(tǒng)II分解水生成氧氣、電子和質(zhì)子，電子通過電子介體穿過細胞膜到達電極的基底材料表面，電子在外加電壓作用下傳遞至陰極，與電解質(zhì)溶液中自陽極傳遞至陰極的質(zhì)子結(jié)合生成氫氣。

2.按照權(quán)利要求1所述的可見光驅(qū)動的微藻電解電池分解水制氫方法，其特征在于：

在平面多孔電極材料上采用海藻酸鈣、硅溶膠-凝膠方法固定微藻細胞；

具體操作步驟如下：

1)硅溶膠的制備：取四乙氧基硅烷、PH＝2-3的HCl水溶液在室溫下強烈攪拌形成酸性硅溶膠，用NaOH將硅溶膠pH調(diào)整為7.5-8.5備用；

2)取生長對數(shù)后期的微藻藻細胞，重懸在硅溶膠中，充分混勻，用移液器吸取混合液平鋪在多孔電極材料上，在空氣中風干，即制備了微藻生物電極。

3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：

步驟(1)中硅溶膠的制備：取四乙氧基硅烷、PH＝2-3的HCl水溶液體積比為1∶8-10，攪拌時間為24-72h，酸性硅溶膠pH為2.2-2.4。

4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(2)中電極材料為碳紙、不銹鋼網(wǎng)或鈦電極；混合液平鋪在多孔電極材料上的厚度1-15微米。

5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所用微藻為在淡水及海水體系中生長的綠藻、金藻、硅藻和藍藻中的一種或二種以上；步驟(2)中微藻藻細胞在硅溶膠中的濃度為4000-30000萬個細胞/mL。

6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：微藻電解電池包括陽極室和陰極室，陽極室和陰極室在底部液相連通、中上部設(shè)置有氣體分隔板分開，用于分別收集放出的氧氣和氫氣，無需氫氧分離；

在微藻電解電池陽極室和陰極室底部直接連通處設(shè)置有分隔物為質(zhì)子交換膜、納濾膜、微濾膜、玻璃濾紙、網(wǎng)柵或多孔絕緣板。

7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：以制備的微藻生物電極作為光陽極，陰極是鉑電極或鈦電極，參比電極為甘汞電極、銀/氯化銀電極、或氫電極。

8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

微藻為海水微藻采用滅菌海水為電解質(zhì)溶液，微藻為淡水微藻采用磷酸緩沖液為電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液為鹽度為0.5-35。

9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：電子介體為對苯醌、2，6-二甲氧基-1，4-苯醌或2，6-二甲氧基-1，4-苯醌中的一種或二種以上；加入電子介體于電解液中的終濃度為10-400μM。

10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：可見光為波長400-700nm的光，外加電壓為0.75-1.35V的直流電壓。