[发明专利]选择性催化氧化同步产电的光电燃料电池系统及其应用

权利要求书

1.一种选择性催化氧化同步产电的光电燃料电池系统，包括：

反应器，所述反应器包括穿透式光电催化阳极、氧还原阴极、反应容器和产电收集装置，所述穿透式光电催化阳极包括阳极导电基底和负载在所述阳极导电基底上的半导体光催化剂，所述氧还原阴极包括阴极导电基质和负载在所述阴极导电基质上的氧还原反应催化剂，所述穿透式光电催化阳极和所述氧还原阴极分别与所述产电收集装置的两端通过电路连接，并且插入盛有反应溶液的反应容器中；

光源装置，所述光源装置设置在所述穿透式光电催化阳极的一侧；和

曝气装置，所述曝气装置设置在所述反应器底部。

2.根据权利要求1所述的光电燃料电池系统，其中，所述阳极导电基底为多孔的导电基底，任选地，选自导电碳纤维布、石墨毡、多孔金属网、改性无机纤维布、改性棉布和改性有机纤维膜中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的光电燃料电池系统，其中，所述改性无机纤维布、所述改性棉布、所述改性有机纤维膜分别通过在无机纤维布、棉布、有机纤维表面涂覆导电材料得到，所述导电材料选自石墨烯、碳纳米管和炭黑中的任意一种或多种，所述涂覆的方法选自溶液浸渍法、物理溅射法和化学沉积法中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的光电燃料电池系统，其中，所述半导体光催化剂选自氧化物类光活性半导体材料、硫化物类光活性半导体材料、碳化物类光活性半导体材料和氮化物类光活性半导体材料中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的光电燃料电池系统，其中，所述半导体光催化剂通过水热法、电化学沉积法、气相沉积法或浸渍煅烧负载在所述阳极导电基底上。

6.根据权利要求1所述的光电燃料电池系统，其中，所述阴极导电基质选自多孔炭黑、碳纳米管、石墨烯、贵金属改性聚乙烯膜中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的光电燃料电池系统，其中，所述氧还原反应催化剂选自贵金属催化剂、过渡金属合金及其化合物和掺杂碳中的任意一种或多种。

8.根据权利要求1-4、6、7中任一项所述的光电燃料电池系统，不包括外加电源。

9.根据权利要求1-4、6、7中任一项所述的光电燃料电池系统，其中，所述反应器为双室反应器，反应器采用阳离子交换膜将阳极室和阴极室分开。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光电燃料电池系统在选择性氧化合成化学品中的应用；任选地，所示应用包括甘油选择性氧化生成二羟基丙酮、苯甲醇氧化生成苯甲醛、5-羟甲基糠醛氧化生成2,5-呋喃二甲醛、烃类选择性氧化、氧化H₂SO₄生成S₂O₈^2-。