蘭格實(shí)驗(yàn)室注射泵助力光催化燃料電池獲得高性能

    受疫情影響，盡管世界還面臨不穩(wěn)定、不確定因素，但全球能源轉(zhuǎn)型力度不減，推進(jìn)綠色低碳的趨勢(shì)沒有改變。據(jù)報(bào)道，多個(gè)國家和組織已提出綠色復(fù)蘇相關(guān)計(jì)劃與倡議，以綠色發(fā)展力促進(jìn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。

    環(huán)境污染和能源短缺是當(dāng)今世界面臨的兩大難題。其中，廢水治理又是環(huán)境治理中的重要一環(huán)。傳統(tǒng)污水處理以去除污染物作為目的，卻忽略了水中污染物所蘊(yùn)含的化學(xué)能源。

    一些難降解的有機(jī)污染物所蘊(yùn)含的能量比一些易生物降解的有機(jī)物還要高。據(jù)調(diào)查，每年因有機(jī)生物廢棄物排放造成的能量損耗可達(dá)到全球總量的三分之一。因此，研發(fā)一種能夠回收污水中化學(xué)能的清潔去污技術(shù)對(duì)于資源和能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

    關(guān)鍵詞：光催化燃料電池

    順應(yīng)時(shí)代的所需，光催化燃料電池(PFC)應(yīng)運(yùn)而生。太陽能是一種眾所周知的新能源，它具有清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)。以半導(dǎo)體光催化劑為基礎(chǔ)的光催化廢水燃料電池體系充分利用太陽能和污染物的化學(xué)能產(chǎn)生電能。

TiO2光催化降解污染物的反應(yīng)機(jī)理

    該技術(shù)無需其它電子受體進(jìn)行操作，氧化能力強(qiáng)，同時(shí)無二次污染，可以將水中包含的有機(jī)污染物完全降解成水或二氧化碳等，把無機(jī)污染物還原成無害物。

    光催化燃料電池是一個(gè)耦合了物質(zhì)傳輸以及光/電/化學(xué)反應(yīng)的的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及到光、反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸，如光照強(qiáng)度、甲醇濃度、電解液流速等影響因素。這些都與電池結(jié)構(gòu)和光陽極的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，影響電池性能。

    光催化燃料電池性能研究

    某實(shí)驗(yàn)研究光催化燃料電池在光照條件下降解廢水同時(shí)產(chǎn)電的性能。電池為連續(xù)進(jìn)液，在控制電解液恒定流速以及不同流速情況下測(cè)試光催化燃料電池的性能，并得到電解液流速對(duì)電池產(chǎn)電性能和降解廢水性能的影響規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)實(shí)景及原理圖

    研究過程中采用蘭格LSP02-1B實(shí)驗(yàn)室注射泵往光催化燃料電池陰陽極腔室中以相同的特定流速分別通入電解液，從而得到電解液流速對(duì)光催化燃料電池性能的影響規(guī)律以及確定一個(gè)最佳的流速值,使得電池性能達(dá)到最佳。

    電解液在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，實(shí)驗(yàn)表明其流速不宜過高或過低，而微量注射泵作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，提供穩(wěn)定的電解液流速，是光催化廢水燃料電池獲得高性能的保證。

    近年來，國家相繼推出政策助力推進(jìn)清潔能源發(fā)展，大力引導(dǎo)水能、光伏行業(yè)等綠色能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。半導(dǎo)體光催化技術(shù)已成為廢水處理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，光催化廢水燃料電池體系充分利用污水中的化學(xué)能產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)了在降解污水的同時(shí)回收能源的目的，具備巨大的應(yīng)用前景。