[发明专利]光电磁协同催化反应用流动型电解池及应用

说明书

本发明提供了一种光电磁协同催化反应用流动型电解池及应用，具体涉及光电催化反应设备的技术领域。该流动型电解池包括阴极室、阳极室和磁场发生器；阴极室和阳极室相连通；阴极室和阳极室之间设置有质子交换膜；磁场发生器设置于阴极室的外壁上。本发明提供的光电磁协同催化反应用流动型电解池，在阴极室的外壁上设置有磁场发生器，利用磁场与离子的电流正交作用(即洛伦兹力)产生的流体对流，提高光电催化过程的质量传输以及反应的选择性，提高反应效率，提高电解产物的产量，高效的将光能和电能转化为化学能，提高转化效率。

技术领域

本发明涉及光电催化反应设备的技术领域，尤其是涉及一种光电磁协同催化反应用流动型电解池及应用。

背景技术

光电催化反应是指光辐照与电解液接触的半导体表面所产生的光生电子－空穴对被半导体/电解液结的电场所分离后与溶液中离子进行的氧化还原反应。光电催化反应是一种特殊的催化反应类型，可以将光能直接转化为化学能，常用半导体材料作为光电极，起光吸收和催化的作用。根据半导体种类不同，可分为光电阳极和光电阴极。其中n型半导体是富电子的，有利于催化氧化反应，常被用作光阳极；P型半导体是富空穴型，有利于催化还原反应，常被用作光阴极。搭建光电催化反应系统时，催化剂被涂布在导电玻璃或者自支撑基底上制备光电极，并浸泡在相应的电解液中实现光电催化反应。

光电催化反应的选择性不仅取决于催化剂的本征反应活性，还取决于反应物向催化剂的传输(即质量传输)，但目前光电催化反应体系中受物质传输的限制易产生浓差极化。目前在光电催化反应中促进质量传输的方法多依赖于机械搅拌或使用气体扩散电极，然而此两种方法并不能完全消除高电流密度下浓度极化。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种光电磁协同催化反应用流动型电解池，以缓解现有技术的光电催化反应中高电流密度下浓度极化的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种光电磁协同催化反应用流动型电解池，包括阴极室、阳极室和磁场发生器；

所述阴极室和所述阳极室相连通；

所述阴极室和所述阳极室之间设置有质子交换膜；

所述磁场发生器设置于所述阴极室的外壁上。

进一步地，所述磁场发生器主要由通电线圈、变阻器和电源构成。

进一步地，所述磁场发生器设置于所述阳极室的外壁上。

进一步地，所述阴极室的外壁设置有光窗口，所述光窗口处设置有透光板。

进一步地，所述阳极室的组件之间设置有对电极，所述对电极包括铂电极或碳棒。

进一步地，所述阴极室设置有参比电极，所述参比电极包括银-氯化银电极或饱和甘汞电极。

进一步地，所述阴极室内设置有气体室，所述气体室设置有进气口和出气口。

进一步地，所述阴极室和所述气体室之间设置有工作电极。

优选地，所述工作电极为负载型电极。

优选地，所述负载型电极包括玻碳电极或导电玻璃。

进一步地，所述工作电极上包覆有催化剂层，光窗口正对催化剂层。

本发明第二方面提供了所述的光电磁协同催化反应用流动型电解池在光电催化反应中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：