[發(fā)明專利]一種自偏壓微生物耦合光電催化燃料電池污染控制系統(tǒng)及電極制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810110334.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN108417873B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳麗芬;于詩(shī)寧;于婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/16
• 分類號(hào): H01M8/16;H01M4/86;H01M4/90;C02F3/34
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明提供了一種自偏壓微生物耦合光電催化燃料電池污染控制系統(tǒng)及電極制備方法，屬于能源及污染廢水治理技術(shù)領(lǐng)域。利用廉價(jià)材料通過兩步水熱法制備C?ZnO/g?C₃N₄/BrOBi四元光催化劑。利用C?ZnO/g?C₃N₄/BrOBi光催化電極作為陰極，微生物希瓦氏菌作為陽(yáng)極，構(gòu)建自偏壓微生物耦合光電催化燃料電池污染控制系統(tǒng)，在不同光強(qiáng)下降解和處理染料、抗生素廢水。本發(fā)明效果和益處是新型四元陰極光催化劑在耦合體系中將廢水處理與產(chǎn)電和用電相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效率低能耗的水污染控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種自偏壓微生物耦合光電催化燃料電池污染控制系統(tǒng)及電極制備方法，屬于能源及污染廢水治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染治理技術(shù)的不斷提升，能源方面的節(jié)約利用也成為一項(xiàng)環(huán)境污染治理領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的指標(biāo)。在污染廢水治理領(lǐng)域中，微生物耦合光電催化燃料電池體系既保持了微生物燃料電池陽(yáng)極的微生物作用，通過微生物的呼吸作用同化作用激發(fā)產(chǎn)生電子，電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)至陰極；同時(shí)光電催化陰極材料在光激發(fā)下形成電子與空穴；與陽(yáng)極傳遞來(lái)的電子形成回路，同時(shí)電子可活化氧氣產(chǎn)生自由基，自由基與空穴均可氧化降解污染物。

光電化學(xué)電池(Photoelectrochemical cell，PEC)是降解有機(jī)污染物并且可產(chǎn)電再回收利用的有前景的方向，是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染這兩個(gè)問題的有前途的技術(shù)，現(xiàn)已被用于環(huán)境修復(fù)、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換和工業(yè)上生產(chǎn)氫等領(lǐng)域。但由于目前的陰極催化劑成本高，使用壽命短并且需要自加化學(xué)偏壓等缺點(diǎn)。而光催化燃料電池(Photocatalytic fuelcell,PFC)是一種新型的應(yīng)用高效的光催化凈化廢水的燃料電池技術(shù)。光催化燃料電池技術(shù)是利用光催化材料降解廢水中有機(jī)污染物，從而使污水得以有效治理，并且同時(shí)可以自發(fā)的產(chǎn)電，無(wú)需外加偏壓。光催化燃料電池同時(shí)也可以對(duì)空穴與電子對(duì)之間的復(fù)合的問題得以有效的解決。

微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是微生物技術(shù)與電池技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用微生物的代謝產(chǎn)物作為電極的活性物質(zhì)，引起電極的電位偏移，增加了電位差，從而獲得電能，即將有機(jī)物的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｈ欢捎谟邢薜纳镔|(zhì)保留，使其出水水質(zhì)差，需要進(jìn)一步處理污水，才能排放，增加了成本。

由于PFC體系中，雖具有高效的降解效率但產(chǎn)電性能的效果并不是很好；而MFC體系中的降解效率不高，但卻由于微生物的代謝而形成的電子傳遞從而有高效的產(chǎn)電性能。現(xiàn)將PFC和MFC相結(jié)合，預(yù)各取其長(zhǎng)，將二者優(yōu)點(diǎn)得以有效的發(fā)揮。建立有效的微生物耦合光電催化燃料電池體系，既發(fā)揮了微生物燃料電池高產(chǎn)電量的優(yōu)勢(shì)，又能利用有效的光催化劑進(jìn)行高效降解廢水污染物。