[發(fā)明專利]一種電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)、凈化模塊、凈化器以及凈化方法

有效

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• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109925874B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊林林;孫公權(quán);張博侖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;B01D53/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開了一種電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)、凈化模塊、凈化器以及凈化方法，所述電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)包括一固體電解質(zhì)膜，用于電化學反應(yīng)中傳導質(zhì)子或氫氧根離子；以及一對立體電極，被分別配置在所述固體電解質(zhì)膜的相對兩表面上，以將空氣中與其表面接觸的污染物在施加電壓條件下進行氧化分解；其中，所述固體電解質(zhì)膜為酸性電解質(zhì)膜或堿性電解質(zhì)膜；所述立體電極至少包括：多孔導電擴散層以作為立體電極的支撐層；分布于所述多孔導電擴散層上的催化劑以及粘結(jié)劑。本發(fā)明解決了現(xiàn)有凈化方法中存在易失活問題且氧化反應(yīng)后會帶來二次污染，如不能有效凈化空氣中的SO₂的弊端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于室內(nèi)空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)、凈化模塊、凈化器以及凈化方法。

背景技術(shù)

空氣污染已成為威脅人類健康重大問題。一方面各類工業(yè)污染源眾多，另一方面室內(nèi)建筑及裝飾材料亦源源不斷釋放有毒有害氣體；雖然整個大氣環(huán)境治理非一朝一夕可以完成，但是小空間空氣環(huán)境治理卻是易實現(xiàn)，且見效快的。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代人80％-90％時間在室內(nèi)度過，因此研發(fā)高效、安全的室內(nèi)空氣凈化器，已成為改善人們生活質(zhì)量的迫切需求。

現(xiàn)有可消除氣體污染的空氣凈化技術(shù)有下述幾類：1.光催化技術(shù)，其通過半導體在紫外光照射下，使得價帶待膩子受光電激發(fā)，躍遷到導帶上，從而形成光生電子和光生空穴，并與空氣中水分和氧氣反應(yīng)生成多種活性基團，通過多種活性基團把空氣中的有機污染物和細菌氧化；但其氧化過程可能并不完全，中間產(chǎn)物易導致催化劑失活；2.化學催化氧化技術(shù)，跟光催化類似，其是利用空氣中氧為氧化劑將有機物氧化，但其同樣面臨失活問題且空氣中SO₂對貴金屬催化劑毒化極為嚴重；3.等離子體技術(shù)，其是利用強電場產(chǎn)生等離子體，高能電子、自由基等與污染物碰撞將其解離、氧化，但反應(yīng)副產(chǎn)物存在臭氧和氮氧化物，帶來二次污染。同時不管采用上述何種凈化技術(shù)均不能有效凈化空氣中的SO₂。

因此可見，有必要研發(fā)一種更高效、安全的室內(nèi)空氣凈化結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)，該電化學空氣凈化膜結(jié)構(gòu)能夠提高凈化效率以及安全性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一固體電解質(zhì)膜，用于電化學反應(yīng)中傳導質(zhì)子或氫氧根離子；

以及一對立體電極，被分別配置在所述固體電解質(zhì)膜的相對兩表面上，以將空氣中與其表面接觸的污染物在施加電壓條件下進行氧化分解；

其中，所述固體電解質(zhì)膜為酸性電解質(zhì)膜或堿性電解質(zhì)膜。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述酸性電解質(zhì)膜包括但不限于全氟磺酸膜、偏氟磺酸膜、磺酸化后的碳氫類膜中的任意一種；所述堿性電解質(zhì)膜包括但不限于季氨類陰離子交換膜或季磷類陰離子交換膜中的任意一種。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述立體電極至少包括：

多孔導電擴散層以作為立體電極的支撐層；

分布于所述多孔導電擴散層上的催化劑；

以及粘結(jié)劑。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述的多孔導電擴散層包括但不限于碳布、碳布、碳氈、泡沫銅、泡沫鎳、泡沫不銹鋼中的任意一種。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述催化劑為碳擔載型催化劑，其活性成份包括但不限于鉑、鈀、釕、鎳、鉻、鈷、銅、鎢、鐵、鈰、鉬中的任意一種或兩種以上的組合；其碳載體包括但不限于碳粉、碳納米管、碳氣溶膠中的任意一種。