[发明专利]一种新型(膜)电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统

权利要求书

1.一种新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统包括数据采集系统、曝气系统、循环系统及反应器；反应器为单室或双室石英反应器，阳极为光催化电极材料，阴极为具有催化过一硫酸盐且同时具有截留作用的膜电极材料，阳极与阴极形成费米能极差；阳极与阴极通过外电阻连接，数据采集系统实时监测系统产电；曝气系统为可控流速的曝气泵，曝气头置于反应器阴极室；循环系统是当阴极耦合膜电极材料时，阴极膜出水通过蠕动泵驱动循环过滤，实现污水在体系中的循环；

具有催化过一硫酸盐的电极材料为铁酸钴/碳纳米纤维/碳纤维布电极；

所述的光催化电极材料为银/氧化锌纳米棒阵列/泡沫镍自支撑电极材料，在泡沫镍基底表面采用晶层法及水热法制备沿氧化锌晶层生长的氧化锌纳米棒阵列，在所述氧化锌纳米棒阵列表面原位光还原沉积银纳米粒子，制得AgNPs/ZnO NRs/NiF。

2.根据权利要求1所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，具有催化过一硫酸盐的电极材料为铁酸钴/碳纳米纤维/碳纤维布电极，制备步骤如下：将CoF₂O₄/CNFs粉末溶于硅溶胶溶液或杜邦膜溶液中，CoF₂O₄/CNFs粉末的浓度为0.1-0.5mg/ml。

3.根据权利要求1或2所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，具有截留作用和催化过一硫酸盐膜电极材料为铁酸钴/碳纳米纤维/PVDF碳纤维布膜电极，制备步骤如下：将CoF₂O₄/CNFs粉末利用相转换法，刮膜于碳纤维布上，作为电极。

4.根据权利要求3所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，铁酸钴/碳纳米纤维/PVDF碳纤维布膜电极通过平板膜组件固定，膜出水速度由外接蠕动泵控制，膜出水循环至反应器实现膜循环。

5.根据权利要求1、2或4所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，反应体系过一硫酸盐添加量为0.1-2mM，阴极材料催化PMS产生硫酸根自由基，辅助提升光催化燃料电池降解效果；在有无光照或单侧电极加光，均实现污染物降解，而系统自偏压产生电子促进阴极材料中活性Co²⁺在体系中的循环，减少离子溶出，提升电极的重复利用性。

6.根据权利要求3所述的新型膜电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统，其特征在于，反应体系过一硫酸盐添加量为0.1-2mM，阴极材料催化PMS产生硫酸根自由基，辅助提升光催化燃料电池降解效果；在有无光照或单侧电极加光，均实现污染物降解，而系统自偏压产生电子促进阴极材料中活性Co²⁺在体系中的循环，减少离子溶出，提升电极的重复利用性。