CN215403272U - 一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，该系统包括可见光燃料电池反应装置、光阳极、光阴极，以及连接在光阳极、光阴极外电路上的稳压器和蓄电池，所述的可见光燃料电池反应装置设置循环泵和循环水管道，所述的光阳极为负载可见光催化剂的FTO导电玻璃，所述的光阴极为铂电极或铜电极的一种。本实用新型将可见光燃料电池与有机废水处理技术相结合，在可见光照射下光阳极表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极，电子在外电路的定向移动过程产生电流，并进行电能存储，兼具有机物处理和产电功能，具有很好的开发运用前景。

Description

一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统

技术领域

本实用新型属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统。

背景技术

高COD有机废水具有极高的化学能，若选择适当的能量转换技术处理高COD有机废水，是减少环境污染和增加能源供应的一种有效方法。目前，国内外处理高COD有机废水的传统方法包括生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术，但是，现有技术分别具有设备投资成本大、处理周期长、用药量大等问题，且处理后出水中仍含有较高浓度的有机物，对水体造成污染。

为了从根本上解决有机酸清洗废水的处理问题，避免对环境造成污染，同时对有机废水中能源进行资源化利用，需要提出有效可行的处理技术及系统。

发明内容

基于有机废水的有效处理和资源化利用问题，本实用新型提供了一种用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统，对有机废水进行处理。本实用新型处理系统利用光催化燃料电池自发降解有机废水同时回收清洁能源的原理，构建以光阳极、光阴极和外电路组成的原电池体系，在可见光照射下，光阳极表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极，电子在外电路的定向移动过程产生电流，并进行电能存储。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于，所述可见光燃料电池降解有机废水处理系统包括：

可见光燃料电池反应装置1，内部平行布置在可见光照射下输出电子并降解有机废水的光阳极2和接收电子形成循环电流的光阴极3，光阳极2和光阴极3通过导线连接形成外电路，光阳极2、光阴极3和有机废水共同组成可见光燃料电池，用于降解有机废水并产生电能；

稳压器4，用于调节可见光燃料电池输出电压；

蓄电池5，用于存储可见光燃料电池降解有机废水过程中产生的电能；

循环泵6，用于提供有机废水的循环动力；

所述光阳极2和光阴极3平行置于可见光燃料电池反应装置1内，并通过导线连接形成外电路，所述稳压器4连接在光阳极2和光阴极3的外电路导线上，所述蓄电池5通过导线与稳压器4连接，所述循环泵6位于可见光燃料电池反应装置1底部进水口，可见光燃料电池反应装置1顶部设置出水口，出水口连接排水管和回水管，回水管连接至循环泵6入口。

所述可见光燃料电池反应装置1箱体由石英玻璃或有机玻璃制备。

所述光阳极2为钒酸铋、氧化镧、氧化铈、氧化钕中的一种或多种负载的FTO导电玻璃。

所述光阴极3为铂电极、铜电极、CuO改性Cu电极、Cu₂O改性Cu电极中的一种。

所述排水管和回水管上分别安装排水阀门K1和回水阀门K2，用于调节排水和回水流量。

所述的可见光燃料电池降解有机废水的处理方法，首先，通过循环泵6向可见光燃料电池反应装置1通入有机废水；在可见光照射下，光阳极2表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极3，电子在外电路的定向移动过程产生电流，电流经稳压器4调整后存储于蓄电池5内；有机废水经过燃料电池降解处理后由出水口排出，出口水质检测合格后直接排放，若不合格关闭排水阀门K1、打开回水阀门K2返回至循环泵6入口继续处理。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统及方法，该处理系统有可见光燃料电池反应装置，通过光催化燃料电池自发降解有机物同时回收清洁能源的原理，实现有机废水的处理和资源化利用，在可见光照射下，光阳极表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极，电子在外电路的定向移动过程产生电流，并进行电能存储，兼具有机物处理和产电功能，具有很好的开发运用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。

可见光燃料电池降解有机废水的处理系统主要包括有机物在可见光作用下的降解和电流的生成及存储。本实施例提供一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统及方法，参阅图1，处理系统包括：可见光燃料电池反应装置1，用于降解有机废水并产生电能；光阳极2，用于在可见光照射下输出电子并降解有机废水；光阴极3，用于接收电子形成循环电流；光阳极2、光阴极3和有机废水共同组成可见光燃料电池；稳压器4，用于调节可见光燃料电池输出电压；蓄电池5，用于存储可见光燃料电池降解有机废水过程中产生的电能；循环泵6，用于提供有机废水的循环动力。所述光阳极2和光阴极3平行置于可见光燃料电池反应装置1内，并通过导线连接形成外电路，所述稳压器4连接在光阳极2和光阴极3的外电路导线上，所述蓄电池5通过导线与稳压器4连接，所述循环泵6位于可见光燃料电池反应装置1底部进水口，可见光燃料电池反应装置1顶部设置出水口，出水口连接排水管和回水管，回水管连接至循环泵6入口。

所述的可见光燃料电池降解有机废水的处理方法，首先，通过循环泵6向可见光燃料电池反应装置1通入有机废水；在可见光照射下，光阳极2表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极3，电子在外电路的定向移动过程产生电流，电流经稳压器4调整后存储于蓄电池5内。有机废水经过燃料电池降解处理后由出水口排出，出口水质检测合格后直接排放，若不合格关闭排水阀门K1、打开回水阀门K2返回至循环泵6入口继续处理。

作为本实用新型的优选实施方式，所述可见光燃料电池反应装置1箱体由石英玻璃或有机玻璃制备。

作为本实用新型的优选实施方式，所述光阳极2为钒酸铋、氧化镧、氧化铈、氧化钕中的一种或多种负载的FTO导电玻璃。

作为本实用新型的优选实施方式，所述光阴极3为铂电极、铜电极、CuO改性Cu电极、Cu₂O改性Cu电极中的一种。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于，所述可见光燃料电池降解有机废水处理系统包括：

可见光燃料电池反应装置(1)，内部平行布置在可见光照射下输出电子并降解有机废水的光阳极(2)和接收电子形成循环电流的光阴极(3)，光阳极(2)和光阴极(3)通过导线连接形成外电路，光阳极(2)、光阴极(3)和有机废水共同组成可见光燃料电池，用于降解有机废水并产生电能；

稳压器(4)，用于调节可见光燃料电池输出电压；

蓄电池(5)，用于存储可见光燃料电池降解有机废水过程中产生的电能；

循环泵(6)，用于提供有机废水的循环动力；

所述光阳极(2)和光阴极(3)平行置于可见光燃料电池反应装置(1)内，并通过导线连接形成外电路，所述稳压器(4)连接在光阳极(2)和光阴极(3)的外电路导线上，所述蓄电池(5)通过导线与稳压器(4)连接，所述循环泵(6)位于可见光燃料电池反应装置(1)底部进水口，可见光燃料电池反应装置(1)顶部设置出水口，出水口连接排水管和回水管，回水管连接至循环泵(6)入口。

2.根据权利要求1所述的一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于：所述可见光燃料电池反应装置(1)箱体由石英玻璃或有机玻璃制备。

3.根据权利要求1所述的一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于：所述光阴极(3)为铂电极、铜电极、CuO改性Cu电极、Cu₂O改性Cu电极中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于：所述排水管和回水管上分别安装排水阀门K1和回水阀门K2，用于调节排水和回水流量。

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