[发明专利]一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池

权利要求书

1.一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述直接硼氢化物燃料电池是由阴阳离子交换膜复合成双极膜作为隔膜分隔成两部分：一部分为阳极及其溶有燃料的阳极电解液；另一部分为阴极及其阴极电解液构成。

2.根据权利要求1所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述双极膜一层为阳膜，另一层为阴膜，且阳膜置于阴极一侧；阴膜至于阳极一侧。

3.根据权利要求2所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，所述阳膜为质子交换膜，所述阴膜为阴离子交换膜。

4.根据权利要求1所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述阳极由镍网和喷涂于镍网上的碳载催化剂制成，碳载催化剂是Au与Cu、Ni、Co、Fe、Zn中的一种组成双金属合金粒子，并负载于Vulcan XC-72上，金属在镍网电极上的担载量为0.5-2mg/ cm²。

5.根据权利要求1所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述阴极是以碳材料制成的气体扩散电极，其中气体扩散电极制备包括如下步骤：

（1）炭材料膏状体的制备

取适量的碳材料，加入5-8倍的丙酮，搅拌均匀，超声振荡10分钟，制成墨汁状混合物，然后加入10%-60%的聚四氟乙烯（PTFE）乳液，PTFE与碳材料的质量比为5-35∶100，搅拌，超声振荡70分钟后，置于60℃水浴中，直至形成一种膏状体；

（2）支撑层的制备

取适量的 PTFE 乳液，用4倍的去离子水稀释，将钛网浸没于 PTFE 稀释液中浸泡完全，取出后于120 ℃烘干，如此反复3次，最后于350 ℃加热10 min，使 PTFE 均匀熔融到钛网表面；

（3）炭材料膏状体的涂覆与热压

取炭材料膏状体均匀碾压涂覆于钛网上，炭材料膏状体的负载量为0.1-0.5g/cm²，将涂覆有炭材料膏状体的钛网在温度为110℃，压力为 10 MPa下热压15 min，最后于350℃煅烧10 min，取出后在去离子水中浸泡 12 h。

6.根据权利要求5所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述碳材料是活性炭纤维、石墨、碳纳米管（CNTs）、Vulcan XC-72中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述阳极电解液是碱金属硼氢化物与碱金属氢氧化物组成的水溶液；阴极电解液是有机难降解废水；有机难降解废水在进入阴极室时先用硫酸或氢氧化钠溶液调节pH值为2-5，然后加入FeSO₄•7H₂O，使Fe²⁺浓度为7.5-25mmol/L。

8.根据权利要求1所述的一种同时处理有机废水的直接硼氢化物燃料电池，其特征在于：所述阴极一侧通入气体为氧气或空气，所述氧气或空气的流量是10-50 L/min。