[发明专利]用于三维光电渗析的装置和方法有效

专利信息
申请号: 201780087042.5 申请日: 2017-12-21
公开(公告)号: CN110573238B 公开(公告)日: 2023-03-21
发明(设计)人: S.M.J.侯赛尼;D.茨维尔特尼;J.李;T.杨;A.H.G.阿尔塞迪 申请(专利权)人: 衣阿华大学研究基金会
主分类号: B01D61/42 分类号: B01D61/42;B01D61/44;B01D61/46;B01D61/48;C02F1/46;C02F1/461;C02F1/469
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 蔡宗鑫;李建新
地址: 美国衣*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 三维 光电 渗析 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种三维光/电渗析单元,其包括:

透明导电氧化物电极;

第一隔室,所述第一隔室用于容纳三维电极和一组一种或多种电化学活性氧化还原物质,其中所述三维电极涂覆有一种或多种光活性材料;

第一电活性阳离子选择性膜,所述第一电活性阳离子选择性膜用于将所述第一隔室耦合到第二隔室,所述第二隔室用于提供第一原料;

电活性阴离子选择性膜,所述电活性阴离子选择性膜用于将所述第二隔室耦合到第三隔室,所述第三隔室用于提供第二原料;

第二电活性阳离子选择性膜,所述第二电活性阳离子选择性膜用于将所述第三隔室耦合到第四隔室,所述第四隔室用于容纳第二组一种或多种电化学活性氧化还原物质;以及

电触点,所述电触点耦合到所述第四隔室,

其中所述三维电极电耦合到所述透明导电氧化物电极,并且

其中所述电触点耦合到所述透明导电氧化物电极。

2.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述三维电极包括导电珠填充床或导电泡沫。

3.如权利要求2所述的三维光/电渗析单元,其中所述导电珠填充床包括碳、二氧化硅、介孔/纳米多孔氧化锆、介孔/纳米多孔氧化铪中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的三维光/电渗析单元,其中所述三维电极的所述导电泡沫由碳、二氧化硅、介孔/纳米Ni、Co、Fe、Si、Ag、Au、Ru、Rh、Pt、Pd、GaAs、Si、GaN中的一种或多种形成。

5.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述三维电极涂覆有碲化镉、铜铟二硒化物、硒化镉、硫化镉、氧化铜、化学浴沉积的硫化锡、电纺氧化铁、硅、硫化铜、铜锌锡硫化物、钒酸铋、砷化镓、磷化镓和磷化铟中的一种或多种光活性材料。

6.如权利要求2所述的三维光/电渗析单元,其还包括连接到所述三维电极的所述导电泡沫的太阳能电池。

7.如权利要求6所述的三维光/电渗析单元,其中所述太阳能电池由Si、GaAs、CdTe、CdSe、GaN、CIGS、CdS或其组合制成。

8.如权利要求6所述的三维光/电渗析单元,其中所述太阳能电池产生光引发的电荷。

9.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述第一隔室和所述第四隔室电化学活性氧化还原物质包括硫(S2-/S22-)、铁(Fe2+/Fe3+)、钴(Co2+/Co3+)、硒(Se2-/Se22-)、碲(Te2-/Te22-)、镍(Ni2+/Ni3+)、锰(Mn2+/Mn4+)、锡(Sn2+/Sn4+)或其组合。

10.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述第一电活性阳离子选择性膜和所述电活性阴离子选择性膜各自基于其所施加电荷选择性地使阳离子或阴离子通过。

11.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述电活性阴离子选择性膜包括在金属氧化物薄膜内的多个空腔,所述金属氧化物薄膜共形地涂覆有或稀疏地填充有碳、Ni、Co、Fe、Si、Ag、Au、Ru、Rh、Pt、Pd中的一种或多种。

12.如权利要求1所述的三维光/电渗析单元,其中所述第一电活性阳离子选择性膜电连接到电源。

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