[發(fā)明專利]一種電解液側(cè)入射光電催化CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010576037.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111893508B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭烈錦;劉亞;王峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;C25B3/26;C25B3/03;C25B9/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開一種電解液側(cè)入射光電催化CO₂還原反應(yīng)池，包括：工作電極蓋板、工作電極反應(yīng)腔、對電極反應(yīng)腔、對電極蓋板和通光蓋板；工作電極蓋板、工作電極反應(yīng)腔、對電極反應(yīng)腔和對電極蓋板通過螺栓夾緊；工作電極反應(yīng)腔和通光蓋板通過螺栓夾緊。本發(fā)明中工作電極面積與反應(yīng)腔體積比非常小，可以達(dá)到增加電解液中液相產(chǎn)物的含量的目的，提交液相產(chǎn)物檢測精確度。本發(fā)明中參比電極到工作電極的距離極小，可以降低測試過程中未補(bǔ)償阻抗。本發(fā)明中CO₂飽和裝置極為靠近工作電極，可以加快CO₂向工作電極的傳質(zhì)。本發(fā)明中電極與相應(yīng)反應(yīng)腔采用了獨(dú)立的螺栓固定，在更換電解液或者清洗反應(yīng)腔時(shí)可以不必拆卸電極，提高了重復(fù)測量時(shí)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電化學(xué)測試領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于電解液側(cè)入射光電催化CO₂還原的反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

光電催化CO₂還原技術(shù)是指在太陽能的驅(qū)動(dòng)下將水和CO₂合成為小分子碳?xì)淙剂系募夹g(shù)。其反應(yīng)可以在常溫常壓的環(huán)境中進(jìn)行。由于反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)載流子激發(fā)、載流子遷移和表面電化學(xué)反應(yīng)均發(fā)生在光電極內(nèi)部或界面，因而光電極是整個(gè)反應(yīng)的核心部件。根據(jù)目前的研究需求，光電極的照射方式有正面照射(電解液側(cè))和背面照射(電極側(cè))兩種方式。而對于光電極來講，電解液側(cè)的入射方式可以更直接的在電極表面能帶彎曲位置生成載流子，然后通過較短的遷移距離直接參與電化學(xué)反應(yīng)。

鑒于反應(yīng)產(chǎn)物的多樣性，光電催化CO₂還原反應(yīng)的精確測試電解池均采用離子交換膜隔離陰極室和陽極室。另外，由于電解液存在阻抗，工作電極與對電極的平行布置有利于工作電極表面電勢的均勻性。上述要求給電解液側(cè)入射光電催化CO₂還原反應(yīng)池的設(shè)計(jì)提出了較高要求。而尚沒有技術(shù)公開的光電催化CO₂還原反應(yīng)池可同時(shí)滿足工作電極與對電極的平行布置，以及采用離子交換膜隔離陰極室和陽極室。

公開于本背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已被本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于電解液側(cè)入射光電催化CO₂還原的反應(yīng)裝置，通過對稱的等腰三角形結(jié)構(gòu)布置，在保證工作電極與對電極的平行布置以及離子交換膜隔離陰極室和陽極室的前提下，實(shí)現(xiàn)光從電解液側(cè)入射。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電解液側(cè)入射光電催化CO₂還原反應(yīng)池，包括：工作電極蓋板、工作電極反應(yīng)腔、對電極反應(yīng)腔、對電極蓋板和通光蓋板；

工作電極蓋板、工作電極反應(yīng)腔、對電極反應(yīng)腔和對電極蓋板通過螺栓夾緊；

工作電極反應(yīng)腔和通光蓋板通過螺栓夾緊。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：工作電極反應(yīng)腔和對電極反應(yīng)腔均呈等腰直角三棱柱結(jié)構(gòu)；工作電極反應(yīng)腔包括工作電極反應(yīng)腔第一側(cè)面、工作電極反應(yīng)腔第二側(cè)面和工作電極反應(yīng)腔第三側(cè)面；工作電極反應(yīng)腔第一側(cè)面和工作電極反應(yīng)腔第二側(cè)面之間的夾角為90°；對電極反應(yīng)腔包括對電極反應(yīng)腔第一側(cè)面、對電極反應(yīng)腔第二側(cè)面和對電極反應(yīng)腔第三側(cè)面；對電極反應(yīng)腔第一側(cè)面和對電極反應(yīng)腔第二側(cè)面之間的夾角為90°。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：工作電極反應(yīng)腔第三側(cè)面和對電極反應(yīng)腔第三側(cè)面相對緊固在一起；

工作電極蓋板和通光蓋板分別固定在工作電極反應(yīng)腔的工作電極反應(yīng)腔第一側(cè)面、工作電極反應(yīng)腔第二側(cè)面；

對電極蓋板固定在對電極反應(yīng)腔的對電極反應(yīng)腔第一側(cè)面；工作電極反應(yīng)腔第一側(cè)面和對電極反應(yīng)腔第一側(cè)面平行設(shè)置。