[发明专利]光合成反应装置、膜电极的制作方法

权利要求书

1.一种光合成反应装置，其特征在于，所述装置包括：

微通道反应区域载体，设置有串联联通或并联联通的第一沟道；所述第一沟道的两端分别设置有第一反应介质进口和第一反应介质出口；

膜电极，包括离子交换膜、阳极电极材料、阴极电极材料，所述阳极电极材料和所述阴极电极材料分别热压于所述离子交换膜的两侧；

阳极基板，所述阳极基板的第一面上设置有容置槽，所述微通道反应区域载体容置于所述容置槽内时，所述微通道反应区域载体设置有第一沟道的一侧在所述第一面显露；

阴极基板，所述阴极基板的第二面设置有与所述微通道反应区域载体上第一沟道匹配的第二沟道；

所述阳极基板和所述阴极基板以所述第一面和第二面贴合的方式将所述膜电极夹设于所述阳极基板和所述阴极基板之间，所述阳极电极材料与所述第一沟道贴置，所述阴极电极材料与所述第二沟道贴置。

2.如权利要求1所述的光合成反应装置，其特征在于，所述第一沟道所形成的反应面积为(10-50mm)×(10-50mm)，第一沟道的深度和宽度尺寸分别为(100-500)μm×(100-500)μm；

所述第二沟道所形成的反应面积为(10-50mm)×(10-50mm)，第二沟道的深度和宽度尺寸分别为(100-500)μm×(100-500)μm。

3.如权利要求1所述的光合成反应装置，其特征在于，所述阳极电极材料和所述阴极电极材料的外围还设置有密封材料。

4.如权利要求1所述的光合成反应装置，其特征在于，所述阳极基板上设置有第一液体进口和第一产物出口，所述第一液体进口和所述第一产物出口均与所述容置槽导通；

所述微通道反应区域载体容置于所述容置槽内时，所述第一液体进口与所述第一反应介质进口联通，所述第一产物出口与所述第一反应介质出口联通。

5.如权利要求4所述的光合成反应装置，其特征在于，所述阴极基板包括第二液体进口、第二产物出口和气体进口；所述阴极基板上设置有所述第二沟道的第二反应介质进口和第二反应介质出口，以及气液混合腔；所述气液混合腔与所述第二反应介质进口导通；

所述第二液体进口和所述气体进口均与所述气液混合腔联通，所述第二产物出口与所述第二反应介质出口联通。

6.如权利要求1至5任一项所述的光合成反应装置，其特征在于，所述膜电极通过以下方式制成：

采用阳极氧化法、磁控溅射、原子层沉积法或喷涂法在石英玻璃、有机玻璃或COC有机玻璃板、金属网状、片状基底或碳纸基底上制备阳极电极材料；

采用电化学沉积、磁控溅射、原子层沉积法、或热蒸镀法在石英玻璃、有机玻璃、COC有机玻璃板或碳纸基底上制备阴极电极材料；

将离子交换膜先在酸、碱溶液中活化处理，然后在去离子水中浸泡20至40分钟；

采用热压法将阳极电极材料、离子交换膜、阴极电极材料依次热压成一体，形成所述膜电极。

7.如权利要求6所述的光合成反应装置，其特征在于，所述离子交换膜包括以下之一：

阳离子交换膜CEM、阴离子交换膜AEM、质子交换膜PEM、双极膜BPM；

所述阳极材料包括以下之一：

氧化钛薄膜、三氧化二铁薄膜、氧化锌薄膜、钒酸铋薄膜、纳米管、纳米线；

氧化铱粉末、铱粉末、碳粉末，粉末颗粒大小为10-30nm，载量为0.2-5mg/cm²；

所述阴极材料包括以下之一：

硅、氧化亚铜、铜、金、银、铂、钯及其合金的粉末、薄膜或纳米线。

8.如权利要求6所述的光合成反应装置，其特征在于，所述阳极基板和所述阴极基板为不锈钢或氧化铝金属基板；所述第一面和所述第二面为抛光导电面，所述阳极电极材料和所述阴极电极材料分别与所述阳极基板和所述阴极基板的抛光导电面电导通。