[发明专利]一种稳定的太阳光海水淡化反应器及制备方法

说明书

本发明涉及一种稳定的太阳光海水淡化反应器及制备方法，包括，设置有光阴极的光阴极腔室，设置有阳极的阳极腔室，光阴极和阳极通过导线连接；氧化还原液在光阴极腔室和阳极腔室之间循环；光阴极腔室具有一透光窗口，太阳光经过透光窗口照射在光阴极上，第一、第二盐流室，位于光阴极腔室和阳极腔室之间，第一盐流室与光阴极腔室之间、第二盐流室与阳极腔室之间通过阳离子交换膜隔离，第一盐流室与第二盐流室之间通过阴离子交换膜隔离。该反应器以太阳光为能源，不需要额外供电，利用稳定的光阴极，结合阳极、氧化还原液和离子交换膜构成，结构简单，成本低廉，能耗较低且持续稳定，有望日后实现低能耗淡化海水，大大降低海水淡化的能量消耗。

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，尤其涉及一种稳定的太阳光海水淡化反应器及制备方法。

背景技术

随着人口增长和社会发展，人类对淡水资源的需求量会越来越多，而部分地区淡水资源极度匮乏，极大的影响人类正常生活。在地球上，97％的水资源都是海水，并占据约70％的地球表面积，通过海水淡化工艺，可以以海水为原料生产出源源不断的淡水资源。但是目前的蒸馏法及电渗析法耗能较多，且产量有限，能量消耗大，器件成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种稳定的太阳光海水淡化反应器，该反应器的阴极为光阴极，光阴极通过导线连接至阳极，该光阴极能够充分的利用太阳光，不需要额外供电，以太阳光为能源在光阴极腔室与阳极腔室之间发生氧化还原反应，使得阴极腔室的带负电离子增多，阳极腔室的带正电离子增多，从而吸引第一盐流室中的阳离子流向阴极腔室，氧化还原液在光阴极腔室和阳极腔室之间循环，使得阴极腔室的阳离子带到了阳极腔室，阳极腔室与第二盐流室中阳离子形成浓度差，阳离子通过阳离子交换膜渗透进第二盐流室，并吸引第一盐流室中阴离子流向第二盐流室，从而使得第一盐流室中离子浓度不断降低，第二盐流室中离子浓度不断升高，达到了太阳光海水淡化的目的。本发明的光阴极稳定性好，与阳极适配性高，尤其是，本发明的光阴极与修饰后的阳极适配性极高。另外该光阴极的制备方法简单，成本低，环保无毒，并且该光阴极首次应用于太阳光海水淡化领域，且该反应器涉及的制备方法灵活，可操控性强，通过选择吸收层和缓冲层的材料改变光阴极的表面结构、以及通过阳极的选择进而实现成本的控制和适应外界不同环境的目的。

本发明一方面提供一种稳定的太阳光海水淡化反应器，其包括，

光阴极腔室，其中设置有光阴极；

阳极腔室，其中设置有阳极，所述光阴极和所述阳极之间通过导线连接；

氧化还原液，其在光阴极腔室和阳极腔室之间循环；

第一、第二盐流室，位于光阴极腔室和阳极腔室之间，其中盛放有海水，第一盐流室与所述光阴极腔室之间、第二盐流室与所述阳极腔室之间通过阳离子交换膜隔离，第一盐流室与第二盐流室之间通过阴离子交换膜隔离；

其中所述光阴极腔室具有一透光窗口，太阳光经过该透光窗口照射在光阴极上。

所述光阴极由依次层叠于基底上的背电极层、吸收层、缓冲层、钝化层和表面催化剂构成。

所述吸收层选用Cu₂ZnSnS₄或CuBiS₃，其厚度为800～1300nm；所述缓冲层为CdS、ZnS、ZnCdS或In₂S₃，其厚度为30～130nm。

所述阳极选用碳纸、碳布、修饰碳纸、修饰碳布和Pt片电极其中一种。

优选地，所述阳极选用修饰碳纸或修饰碳布。