EA012085B1 - Фотокаталитический реактор - Google Patents
Фотокаталитический реактор Download PDFInfo
- Publication number
- EA012085B1 EA012085B1 EA200501410A EA200501410A EA012085B1 EA 012085 B1 EA012085 B1 EA 012085B1 EA 200501410 A EA200501410 A EA 200501410A EA 200501410 A EA200501410 A EA 200501410A EA 012085 B1 EA012085 B1 EA 012085B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- anode
- photocatalytic
- light
- photocatalyst
- fuel
- Prior art date
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 4
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- YLZGECKKLOSBPL-UHFFFAOYSA-N indium nickel Chemical compound [Ni].[In] YLZGECKKLOSBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical class [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 35
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical class CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010049746 Microcystins Proteins 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000011532 electronic conductor Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 231100000049 endocrine disruptor Toxicity 0.000 description 1
- 239000000598 endocrine disruptor Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012476 oxidizable substance Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
- H01M14/005—Photoelectrochemical storage cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Фотокаталитический реактор, способный вырабатывать электрический ток за счет потребления топлива, содержащего органический материал, содержит топливный элемент прямого окисления, включающий в себя анод и катод, при этом анод представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, расположенной так, чтобы быть восприимчивой к свету, и светопропускающую протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка, а упомянутый реактор, выполненный с возможностью поддержки многочисленных топливных элементов при их расположении в виде пакета, снабжен средствами для введения упомянутого топлива и средствами для соединения с внешней электрической цепью.
Description
Настоящее изобретение в общем относится к использованию топливных элементов и, в частности, к топливным элементам на жидком исходном органическом топливе, в которых окисление топлива достигается с помощью фотокатализа. Изобретение, конкретно описываемое далее, обеспечивает получение энергоэффективного фотокаталитического реактора.
Предпосылки к созданию изобретения
Топливные элементы - это электрохимические элементы, в которых изменение свободной энергии, происходящее в результате реакции окисления топлива, преобразуется в электрическую энергию. В топливном элементе, работающем на органическом веществе и воздухе, органический материал, такой как метанол или другое подходящее топливо, окисляется до диоксида углерода на аноде, в то время как кислород из воздуха или обогащенного кислородом воздуха, или сам газообразный кислород восстанавливается до воды на катоде.
Общеизвестны два типа топливных элементов, работающих на органическом веществе и воздухе.
1. Топливный элемент непрямого действия, в котором органическое топливо подвергается каталитическому риформингу и перерабатывается в водород, который используется в качестве фактического топлива для топливного элемента путем окисления на аноде.
2. Топливный элемент прямого окисления, в котором органическое топливо подается непосредственно в топливный элемент и окисляется на аноде и в котором в качестве катализатора обычно применяются металлы платиновой группы или сплавы, содержащие металл платиновой группы.
В настоящее время топливные элементы прямого окисления являются предметом значительного интереса для использования в самых разнообразных вариантах применения. Такие топливные элементы обладают потенциальной возможностью обеспечивать полезные выходы вырабатываемой энергии чистым и эффективным образом, используя возобновляемые виды топлива, такие как метанол. Такие виды топлива могут быть получены, например, посредством процессов ферментации биомассы.
В число трудностей, встречающихся при изготовлении практического топливного элемента прямого действия, входят конструкция и эффективность электрода и катализатора, позволяющие избежать отравления катализатора и свести к минимуму образование нежелательных побочных продуктов, таких как монооксид углерода;
эффективность катода, особенно если в качестве кислородсодержащего газа используется воздух, так как присутствующий азот может заглушать или замедлять перенос кислорода к поверхности катализатора;
пропускание топлива, т. е. анод и катод топливного элемента разделены ионопроводящей средой, такой как высокомолекулярный электролит или твердая протонпроводящая мембрана, однако если топливо может проникать через эту мембрану и перемещаться от аноду к катоду, то в таком случае теряется эффективность; и выбор электролита - в топливных элементах прямого окисления в качестве электролита часто применяется серная кислота, однако, вызванное этим присутствие сульфат-ионов и серы может привести к плохим рабочим характеристикам.
В патенте США 5599638 описывается усовершенствованный тип топливного элемента, в котором используются твердый полимерный электролит и усовершенствованные электроды, а в патенте США 6303244 теми же самыми изобретателями предлагаются другие дополнительные усовершенствования. Примечательной особенностью этой работы является использование твердого полимерного электролита содержащего перфторсульфоновую кислоту полимера, такого как ΝαΓίοη®. Это исключает использование серно-кислотного электролита и обеспечивает улучшение рабочих характеристик топливного элемента.
В патенте США 5094927 описывается альтернативный твердый электролит - протонпроводящее твердое вещество, содержащее по меньшей мере один оксид элемента, выбранного из элементов групп 1УВ, УБ, νίΒ и VIII Периодической таблицы элементов, диоксид кремния и по меньшей мере один фторид элемента, выбранного из элементов групп ИА и ШВ Периодической таблицы элементов. В этом патенте такой электролит предложен в качестве отличительной особенности топливного элемента непрямого действия (водород-кислородного топливного элемента).
Недостатком топливных элементов известных типов является то, что они обычно нуждаются в высокоочищенном топливе для предотвращения отравления катализатора. Топливный элемент по патенту США 6303244 нуждается в высокоочищенном метаноле, и изобретатели предусматривают необходимость установки фильтрующих систем для удаления следов углеводородов из топлива, когда их изобретение используется в условиях автомобиля.
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствований в топливных элементах или усовершенствований, касающихся топливных элементов, посредством которых могут быть устранены или частично преодолены вышеназванные недостатки, присущие предшествующему уровню техники.
Дополнительной целью изобретения является создание топливного элемента прямого окисления на жидком исходном топливе, в котором используется фотокаталитическое окисление на аноде.
- 1 012085
Другой целью изобретения является создание средств сбора и направления света на фотокаталитический анод.
Еще одной целью изобретения является создание фотокаталитического реактора, который может быть энергоэффективным образом использован при намеренном разрушении органических соединений, присутствующих в потоках отходов из промышленных процессов.
Сущность изобретения
Таким образом, вышеназванные цели достигаются согласно настоящему изобретению путем создания фотокаталитического реактора, который обладает признаками модифицированного топливного элемента прямого окисления, в котором окисление топлива осуществляют на аноде, который содержит фотокатализатор на проводящей подложке. Как будет понятно, благодаря такому применению фотокатализатора получают анод, в котором фотокатализатор используется для того, чтобы вызывать необходимое разделение зарядов для обеспечения возможности реакции с топливом, т. е. функцией фотокатализатора является получение электронов и дырок. Как будет понятно специалистам в данной области техники, электроны удаляются посредством внешней цепи, а дырки образуют протоны посредством взаимодействия с топливом. Этот подход к стадии окисления предоставляет преимущества, заключающиеся в том, что, по сравнению с обычным топливным элементом прямого окисления, применяется другая каталитическая технология с возможностью использования в дальнейшем широкого ряда видов топлива, даже загрязненных видов топлива.
Таким образом, согласно настоящему изобретению предлагается фотокаталитический реактор, способный вырабатывать электрический ток за счет потребления топлива, содержащего органический материал, причем упомянутый реактор содержит топливный элемент прямого окисления, включающий в себя анод и катод, при этом анод представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, расположенной так, чтобы быть восприимчивой к свету, и протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка, а упомянутый реактор снабжен средствами для введения упомянутого топлива и средствами для соединения с внешней электрической цепью.
Катод может быть выбран из сетки, пористого элемента или перфорированной полосы, а его материалом является благородный металл, например, платина или серебро, или каталитические металлы или сплавы, известные из уровня техники как пригодные для этой цели, или более современные материалы, такие как различные виды керамики.
Реактор предпочтительно выполнен с возможностью поддержки многочисленных топливных элементов вышеназванного типа при их расположении в виде пакета.
Расположение (компоновка) фотокатализатора для приема света может означать использование оптического пути, при этом вышеупомянутую протонпроводящую мембрану помещают рядом (совмещают) с дополнительными светопроводящими материалами, например, так называемыми световодами (оптическими волноводами) для усиления подачи света к фотокаталитической поверхности. Такая компоновка способствует размещению множества фотокаталитических элементов в виде батареи или пакета, предпочтительно из тонких (0,3-0,5 мм) элементов. В тех случаях, когда используются световоды, толщина топливного элемента может увеличиться до приблизительно 1 мм или более. Источником света предпочтительно является естественный свет (солнечный свет), но могут быть также предусмотрены источники искусственного света. Функционирование изобретения может быть улучшено за счет обеспечения светособирающей и светоусиливающей оптики.
Примеры подходящих материалов, которые могут служить в качестве фотокатализаторов для целей этого изобретения, включают в себя, но не ограничиваются ими, оксиды титана, легированные азотом оксиды титана, оксиды вольфрама, смешанные оксидные системы, такие как оксиды титана в сочетании с оксидами вольфрама или оксидами молибдена, или танталаты индия-никеля. Является предпочтительным, чтобы фотокатализатор содержал элементы, обладающие стабильными смешанными состояниями окисления (степенями окисления).
В целях лучшего понимания изобретения отметим, что, хотя в этом изобретении и в литературе эти материалы называют фотокатализаторами, эти материалы, строго говоря, действуют как активируемые светом окислительные агенты (окислители), которые только проявляют каталитические свойства в электрохимическом элементе. При условии, что окисление топлива приводит к восстановлению металла фотокатализатора (вольфрама, титана, молибдена, ванадия и т.д.), Μζ до Μζ-1, полагают, что катодная реакция приводит к повторному окислению этого металла посредством отвода лишних электронов (генерируемых при окислении топлива), так что Μ'ΉΜΪ+с. Без этого катодного эффекта концентрация восстановленной формы данного металла увеличилась бы до некоторого уровня насыщения (который зависит от относительных стабильностей Μζ и Μζ-1 (например, Τί4+/Τί3+, \ν67\ν5')). что со временем приводило бы к изменению в стехиометрии оксида, т. е. используется не истинный катализатор в подлинном смысле этого термина. Следовательно, не требуется рассматривать лишь ограниченный класс истинных катали
- 2 012085 заторов для выявления такого материала, который обеспечивал бы соответствующие фотокаталитические эффекты для осуществления описываемого здесь изобретения.
Хотя фотокаталитический топливный элемент уже описан в патенте Японии 59165379, он, как полагают, не обладает преимуществами топливного элемента, конкретнее описываемого ниже. В этом патенте описывается топливный элемент, в котором в качестве топлива используются органические вещества, такие как раствор формиата натрия. Анод состоит из монокристалла сульфида кадмия (С68), который действует как реакционноспособная окислительная поверхность при облучении ультрафиолетовым светом, проходящим в этот элемент через кварцевое окошко. Данный элемент завершается катодом из платиновой черни, погруженным в серно-кислотный электролит, и агаровым солевым мостиком для соединения анодной и катодной камер. В число недостатков такой конструкции входит плохая эффективность фотокаталитической поверхности С68. ограниченный ряд тех органических соединений, которые могут быть использованы, и необходимость в камерах с кварцевыми окошками и ультрафиолетовом свете. Хотя в более поздних публикациях описываются сходные, но более эффективные фотоэлектрокаталитические элементы, все же сохраняется потребность в источниках ультрафиолетового света и в кварцевом устройстве.
В противоположность этому, настоящее изобретение позволяет использовать ряд фотокатализаторов, таких как оксиды титана, которые были разработаны для применения при фотокаталитическом разложении органических соединений. Такие металлооксидные материалы могут быть модифицированы для взаимодействия с видимым, а не ультрафиолетовым светом, например, посредством легирования азотом или введения в состав катализатора других веществ, таких как другие оксиды металлов.
Кроме того, согласно настоящему изобретению предлагаются усовершенствованные средства подачи света к фотокаталитической поверхности посредством использования светопроводов или световодов (оптических волноводов), как описано далее.
Согласно дополнительному аспекту изобретения предлагается способ выработки электроэнергии, в частности, за счет потребления органического топлива, посредством фотокаталитической реакции, проводимой в топливном элементе прямого окисления, причем упомянутый способ включает в себя обеспечение наличия топливного элемента и источника топлива для этого элемента, при этом анод элемента представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, расположенной так, чтобы быть восприимчивой к свету, и светопропускающую протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка; воздействие на фотокаталитическую поверхность света; подачу топлива к аноду для фотокаталитического окисления; и выработку электроэнергии в результате упомянутого фотокаталитического окисления топлива.
Необходимо понять, что топливо, которое может быть использовано для целей изобретения, не ограничивается метанолом или фактически другими спиртами, и поэтому могут быть использованы другие органические вещества в виде текучей среды для обеспечения возможности их перекачивания и доставки по трубопроводам. Топливный элемент, описанный здесь, уже проявил себя при разложении сильных загрязнителей окружающей среды, таких как, например, гербициды, пестициды, патогены (болезнетворные микроорганизмы), разрушители эндокринной системы (от англ. «епбоегше б15гир1ог5») и токсичные побочные продукты, образующиеся при разложении компонентов мусорной свалки и загрязненной земли. Таким образом, это изобретение идеально подходит для применения в водном хозяйстве при повышении качества воды.
Топливный элемент, сконструированный в соответствии с принципами этого изобретения, состоит из трех основных составных частей, а именно анода, протонпроводящей мембраны и катода, которые обладают следующими отличительными признаками.
(ί) Анод.
Анод содержит фотокатализатор, нанесенный в виде покрытия на проводящую подложку, которая предпочтительно является перфорированной или пористой для облегчения доступа протонов к протонпроводящей мембране. Фотокаталитическая активность основывается на фотонах от внешнего источника света, генерирующих пары электрон-дырка на поверхности катализатора (е- и 11'). Подложка представляет собой хороший электронный проводник (с быстрым переносом электронов). Ее расположение должно быть тщательно продумано с целью обеспечения возможности удаления электронов с анода к внешней цепи, таким образом препятствуя их рекомбинации с дырками и обеспечивая внешний электрический ток. Образованные дырки взаимодействуют с топливом (в этом примере - с метанолом), приводя к его окислению с получением в результате этого СО2 и протонов
СНзОН+Н2О+61Г->СО2+6Н+.
(й) Протонпроводящая мембрана (НИМ).
НИМ разделяет анод и катод и изготовлена из протонпроводящего материала, такого как в уже известных из уровня техники обычных топливных элементах, например, такого как содержащий перфторсульфоновую кислоту полимер (например, ΝαΓίοη®). Однако предпочтительным является использование
- 3 012085 протонпроводящего стекла, такого как стекло высокой проводимости с составом 5% Р2О5: 95% 81О2, описанное Ногами (Νοβηιηί) с соавторами в журнале Е1ес1госйеш1к1гу алй δοϊίά 81а1е БеНегк (2, 415-417, 1999). Преимущества использования такого стекла заключаются в уменьшенной потенциальной возможности пропускания топлива к катоду и, что наиболее особенно, в возможности стекла пропускать свет к аноду. ППМ обеспечивает диффузию протонов посредством механизма перескока протонов, а содержание влаги в пористом стекле увеличивает его проводимость (обычно до 10-1,5 См-см-1). Пропускание света к аноду путем использования ППМ в качестве волновода может быть еще более улучшено соответствующими модификациями в структуре мембраны или дополнительными световодами. Оптимального потока света на поверхность анода можно достигнуть, например, избирательно изменяя характеристики показателя преломления или изготавливая мембрану или световоды из кусков или волокон стекла с различными показателями преломления, посредством использования светорассеивающих частиц, распределенных по всей мембране, или с помощью других средств, вполне очевидных для специалистов в области изготовления оптических устройств. Подходящие световоды могут быть встроены (внедрены) в ППМ (или быть на поверхностях анода, не соприкасающихся с ППМ) для того, чтобы поставлять достаточное количество света к фотокаталитической поверхности.
(ίίί) Катод.
Катод предоставляет необходимую поверхность для рекомбинации - в присутствии кислорода от внешнего источника (такого как воздух, кислород, обогащенный кислородом воздух или обогащенная кислородом текучая среда) - электронов из внешней цепи и протонов, перемещаемых через ППМ. Результирующей реакцией на катоде является следующая:
О2+4Н++4е‘—>2Н2О
Предпочтительным катодом является, но не ограничивается им, жидкостной диффузионный электрод с применением катализатора, такого как платина или соответствующие каталитические металлы (такие как серебро) или сплавы, такие как те, что хорошо известны из уровня техники, или более современные материалы, такие как керамика.
Топливный элемент согласно настоящему изобретению может быть выполнен в различных видах и формах в соответствии с предполагаемым применением. Достаточный подвод света к аноду может быть обеспечен путем применения дополнительных средств, таких как световоды, или придания соответствующих форм составным частям элемента или всему элементу для оптимизации способности к направлению света (естественного или искусственного) к фотокаталитической поверхности анода.
Для получения большей выходной мощности топливный элемент согласно изобретению может быть выполнен в виде пакетов, т.е. последовательно соединенных топливных элементов, как это будет подробнее описано ниже.
Топливный элемент согласно этому изобретению может быть использован для любого из предложенных вариантов применения обычного топливного элемента прямого окисления при условии, что имеется подходящий источник света. Например, топливные элементы, потребляющие в качестве топлива окисляемое вещество, предпочтительно - сравнительно недорогую органическую жидкость, такую как метанол, могут быть использованы для энергоснабжения приводимых в действие электричеством устройств. Способность фотокатализаторов тех типов, которые выбраны для использования в этом изобретении, окислять (и тем самым потреблять, разлагать или разрушать) широкий ряд органических материалов также позволяет использовать изобретение в качестве энергоэффективного способа обработки (обезвреживания) отходов промышленных процессов, таких как сточные воды, содержащие органические материалы. Топливный элемент может запитываться такими потоками отходов, которые будут окисляться на аноде, вырабатывая при этом электроэнергию, которая может быть использована для электропитания необходимого оборудования, такого как насосы, или может быть использована где-нибудь в другом месте в случае выработки избыточной электроэнергии. Таким образом, достижимы две цели: вредные материалы удаляются приемлемым для окружающей среды образом, и при этом генерируется полезная энергия.
Фотокаталитическое окисление опасных органических загрязнителей в последние двадцать лет становится растущей областью экологически приемлемой технологии. Были продемонстрированы минерализация низкомолекулярных спиртов и хлорированных алканов, ацетона и частичное окисление микроцистинов до менее токсичных форм в питьевой воде, причем все это с использованием катализатора на основе Т1О2. В обычных процессах фотокаталитического окисления в данном случае обычно используют суспензии фотокатализатора. Это изобретение направлено на усиление эффективности катализатора посредством использования тонких пленок, как и в области фотоэлектрокатализа и фотоэлектрической энергетики, соединенных с внешней электрической цепью. Перспектива извлечения электроэнергии при разлагающем окислении органических загрязнений является особенно привлекательной в связи с возобновляемостью и утилизацией отходов.
Имеются, например, варианты применения изобретения в нефтяной и газовой промышленности. Эта технология была бы применима при проточных процессах, сходных с теми, которые в настоящее время применяются в гидроциклонных сепараторах и при других операциях по обработке текучих сред. В число исходных органических веществ входят алифатические и ароматические углеводороды, де
- 4 012085 эмульгаторы (мочевиноформальдегидные, фенольные смолы, амины и сульфонаты), жирные кислоты, альдегиды и кетоны. Реактор согласно настоящему изобретения особенно подходит для разложения этих загрязняющих химических веществ, которые присутствуют в виде небольших капель в низких остаточных концентрациях в тех случаях, когда к загрязненному водному потоку применяли обычные способы разделительной обработки.
Теперь изобретение будет подробнее описано в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Описание чертежей
На сопровождающих чертежах:
фиг. 1 показывает схематический чертеж топливного элемента фотокаталитического реактора согласно изобретению, в варианте выполнения с использованием метанола в качестве топлива;
фиг. 2А и В показывают конструкцию топливного элемента в трех вариантах его выполнения, при этом фиг. 2В показывает использование световодов в двух разных вариантах расположения для провода света к фотокаталитическому аноду;
фиг. 3 показывает пакет или батарею топливных элементов согласно изобретению;
фиг. 4 показывает данные дифракции рентгеновских лучей для материала на основе поливольфрамовой кислоты, приготовленного для использования в качестве фотокатализатора в топливном элементе согласно изобретению;
фиг. 5 показывает результаты термогравиметрических анализов материала на основе поливольфрамовой кислоты, приготовленного для использования в качестве фотокатализатора в топливном элементе согласно изобретению;
фиг. 6 показывает инфракрасные спектры с преобразованием Фурье для материала на основе поливольфрамовой кислоты, приготовленного для использования в качестве фотокатализатора в топливном элементе согласно изобретению;
фиг. 7 показывает спектр отражения УФ/видимого света материала на основе поливольфрамовой кислоты, приготовленного для использования в качестве фотокатализатора в топливном элементе согласно изобретению;
фиг. 8 показывает фотокаталитическую активность материала на основе поливольфрамовой кислоты, приготовленного для использования в качестве фотокатализатора в топливном элементе согласно изобретению;
фиг. 9 показывает изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), и корреляцию между выходным фототоком и размером частиц катализатора; и фиг. 10 показывает данные, полученные с помощью метода импедансной спектроскопии на переменном токе для материалов фотокатализатора на основе \νϋ3.
Варианты осуществления изобретения
Теперь в качестве примера будет описан топливный элемент согласно настоящему изобретению на примере элемента, который использует метанол в качестве топлива и функционирует как фотокаталитический реактор, в котором топливо окисляется на аноде, высвобождая протоны; однако следует понимать, что могут быть использованы другие виды топлива и что в качестве топлива могут служить органические загрязнители в текучих средах, например, загрязненная нефтью вода.
Топливный элемент содержит узлы, представляющие собой электроды и протонпроводящие мембраны, показанные на фиг. 2. Перфорированные, пористые или сетчатые электроды гарантируют, что носители заряда могут проходить через все поверхности раздела и что все электрические контакты в электрохимическом элементе являются непрерывными, так что будет достаточно одного внешнего соединения с сеткой или перфорированным металлическим листом (см. фиг. 2), однако, не исключаются и множественные соединения. Фотокатализатор (1) может быть нанесен в виде покрытия окунанием или другими средствами на предварительно изготовленную протонпроводящую мембрану (ПИМ) (3), имеющую платиновую или другую электронпроводящую сетку (2), частично заделанную в ее поверхность. Катод (4) представляет собой сетку или пористый элемент либо перфорированные полосы, изготовленные из платины или серебра. ППМ от катода может отделять протонпроводящая металлическая пленка. Анод (1) и катод (4) внешне соединены посредством электрической нагрузки.
Светопропускаемость НИМ может быть усилена введением световодов (5) (см. фиг. 2, варианты В). Они могут иметь одинаковый с НИМ состав и быть способными рассеивать свет, направленный посредством световодов через перфорированный проводник на поверхность катализатора. Кроме того, они могут служить для увеличения механической прочности всей сборки, которая обычно может быть толщиной вплоть до 1 мм или более (измеренной в направлении транспортировки протонов), но может иметь и другие подходящие размеры в зависимости от того применения, для которого предлагается данный элемент. На фиг. 2 в варианте В показаны две из возможных конструкций со световодами. Вторая показанная конструкция со световодами, внедренными в тело ППМ, имеет преимущества. В этом случае улучшается механическая прочность конструкции топливного элемента, а оба электрода могут иметь максимальную площадь поверхности в контакте с ППМ, что улучшает эффективность. Кроме того, гребенчатая или гофрированная форма такого элемента еще более увеличивает площадь поверхности элемента и,
- 5 012085 следовательно, возможную выходную мощность.
Каждый отдельный топливный элемент, показанный на фиг. 2, может быть использован для выработки электроэнергии только в виде единственного элемента, однако, более высокая эффективность может быть достигнута при изготовлении устройства, содержащего несколько или много единиц топливных элементов, расположенных, например, в виде пакета или батареи, как это показано на фиг. 3.
Сборки топливных элементов (1) установлены бок о бок друг с другом таким образом, что топливо может подводиться по линиям подачи (3) и через редукционные клапаны (клапаны регулировки давления) (2) в камеры (8) с фотокатализатором. Свет подходящими средствами направляют в элементы (1) перпендикулярно к плоскости чертежа. Окислитель, такой как, например, воздух или обогащенный кислородом воздух (или некоторый другой подходящий окислитель) подается по линиям подачи окислителя (5) и через редукционные клапаны (4) в камеры (9) с окислителем. Электрический ток снимается с проводящих сеток или перфорированных/пористых металлических листов. Если это целесообразно, то подаваемое топливо и окислитель (6 и 7) можно привести в требуемое состояние для оптимизации рабочих характеристик элемента путем использования компрессоров и теплообменников (не показаны). Необходимо отметить, что множество топливных элементов может быть смонтировано в модули, способные соединяться с проточной системой и отсоединяться от нее. Это дает возможность удалять и заменять модули или обходить их для обеспечения возможности осмотра и текущего ремонта, регенерации катализатора или другого технического обслуживания. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором активирование катализатора светом достигается за счет освещения изнутри НИМ, возможна большая гибкость в отношении конструкции пакета элементов. Многочисленные элементы могут быть смонтированы в модули таким образом, что потоки топлива и окислителя могут направляться одновременно на их соответствующие поверхности.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, который, как полагают, в настоящее время обеспечивает наилучший режим работы, катализатором является материал на основе νθ3, свойства которого соответствуют поливольфрамовой кислоте и который, несмотря на его наличие на рынке в качестве фотохромного материала, дополнительно характеризуется ниже.
Приготовление катализатора на основе ^О3, пригодного для использования при осуществлении изобретения
Нриготовление.
Вольфрамат аммония (0,5 г) (99,999%) (А1£а Севаг) добавляли к дистиллированной воде (200 мл) при комнатной температуре с постоянным перемешиванием. Регулировали рН до 1, используя азотную кислоту (67%-ную, Аиа1аК.®). Осаждение происходило в течение 2 ч. После этого периода времени перемешивание прекращали, и в течение 24 ч давали возможность осадиться бело-желтому осадку. Затем большую часть жидкости декантировали, а осадок высушивали в течение 2 ч при температуре 100°С. Затем полученный желтый порошок смешивали с 10 мл деионизированной воды и наносили на участок покрытого золотом предметного стекла (3 x2,5см); обычное количество нанесенного на предметное стекло катализатора составляло 0,01 г. Затем предметное стекло подвергали термообработке до температуры между 100 и 450°С (обычно в течение 10 мин), получая бело-желтый катализатор.
Характеризация.
Дифракция рентгеновских лучей.
На фиг. 4 показана дифрактограмма, полученная на осажденном продукте. Показанные положения пиков согласуются с νθ3, но широкая полоса от приблизительно 13° до 32° 2Θ предполагает, что также присутствует менее хорошо кристаллизованный (или нанокристаллизованный) компонент.
Данные термогравиметрии.
На фиг. 5 показаны результаты термогравиметрических анализов материала катализатора, высушенного при 450°С, затем повторно диспергированного в воде и после этого снова высушенного при 100 или 450°С перед конечным уравновешиванием в воде.
Хотя здесь не показаны данные ТО-М8 (термогравиметрии - масс-спектрометрии), потеря массы в обоих случаях связана с водой. Так как \νθ3 не содержит воды, то очевидно, что твердый катализатор не является чистым νθ3, а частично гидратирован, причем температура дегидратации свидетельствует о том, что вода сильно связана, вероятно - с поверхностями, в виде гидрооксида. Рентгеновские данные указывают на то, что уровень содержания хорошо кристаллизованного гидрооксидного материала является низким (ниже пределов обнаружения), однако, предполагают, что плохо кристаллизованный поверхностный гидрооксидный слой может иметь важное значение при определении фотокаталитических характеристик этого материала.
| Конечная температура сушки (°С) | Первоначальная масса (мг) | Потеря массы (%) |
| 100 | 36, 37 | 0,33 |
| 450 | 38,86 | 0,73 |
Следует отметить, что у образца, нагретого до 450°С, потеря воды больше, и это может быть связа- 6 012085 но с влияниями площади поверхности. Просвечивающая электронная микроскопия выявила довольно широкое распределение частиц по размеру в этих образцах, ограничивающее ту степень уверенности, которая может быть приписана такой интерпретации. Однако при переходе к золь-гель методике получения может быть достигнуто лучшее управление размером частиц в продуктах (см. ниже).
Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (ΡΤΙΚ).
Образцы катализатора диспергировали в диспергирующем агенте (КВг) и прессовали в диски. Затем получали инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (ΡΤΙΚ), показанные на фиг. 6 (верхний спектр относится к образцу, повторно высушенному при 450°С; нижний спектр - образцу, повторно высушенному при 100°С).
Отражательная спектроскопия в УФ/видимой области.
На фиг. 7 показан спектр отражения УФ/видимого света катализатора на основе νθ3, и этот спектр указывает на то, что запрещенная энергетическая зона соответствует приблизительно 450 нм. Это подтверждает, что катализатор поглощает излучение в фиолетовой области видимого спектра, и согласуется с наблюдавшимся желтым цветом катализатора.
Характеристики катализатора в фотокаталитическом топливном элементе.
Действие материала в качестве фотокатализатора измеряют по его способности обесцвечивать растворы метиленового синего (метиленовой сини), введенные в фотокаталитический топливный элемент. На фиг. 8 показана обесцвечивающая активность катализатора (предварительно высушенного при 450°С) как функция времени, с облучением видимым светом или без него. Следует отметить, что градиент на графике зависит от того, включен ли источник света или нет; более крутые наклоны наблюдаются при освещении катализатора. Активная площадь катализатора составляла приблизительно 6 см2, а объем раствора метиленового синего составлял приблизительно 70 мл. Отбираемый фототок составлял 18 мкА (максимальный наклон).
Скорость обесцвечивания метиленового синего первоначально соотносили (коррелировали) с отбираемым от элемента фототоком, но затем, благодаря применению вышеописанного золь-гель метода (8аШа1о С. е! а1., 1. Ат. Сйет. 8ос, 123, 2001, 10639-49), было показано, что существовала строгая обратная корреляция между током и размером частиц катализатора.
Удельная электропроводность.
Электроны, сгенерированные на поверхностях катализатора, могут быть потеряны из-за взаимодействия с адсорбированным кислородом, если они не могут легко перемещаться через катализатор к электронпроводящей подложке. Следовательно, дополнительным фактором при определении токосъема с топливного элемента является удельная электропроводность катализатора. Для определения характеристик проводимости катализатора использовали измерения с помощью метода импедансной спектроскопии на переменном токе, и предварительные данные сообщаются ниже и на фиг. 10.______
| Образец | 450гЫ00 | 450гП450 |
| Толщина (мм) | 1,08 | 0,83 |
| К (МОм) | 7,15 | 1,54 |
| σ (См-см-1) | 1,54x10’“ | 1, ЭхЮ’8 |
Считают, что при более высокой температуре обжига достигается лучший контакт частица-частица за счет частичного спекания. Это обеспечивает лучшие средства для перемещения электронов между зернами и согласуется с более высокой удельной проводимостью образца, предварительно высушенного при 450°С.
Выводы и первоначальная интерпретация.
Как полагают, восстановленный вольфрам (ν(ν)) в значительной степени связан с поверхностными синими составами гидроксилированного вольфрама общей формы Ηχνθ3-χ/2. Чем меньше размер частиц, тем больше площадь поверхности и больше ожидаемая доля гидратированного материала. Возможно, что эта более высокая доля может коррелироваться с числом образованных носителей заряда. В таком случае важной (существенной) функцией катода является «вытягивание» этих носителей из катализатора, и это, следовательно, основывается на низком электронном сопротивлении катализатора.
Промышленная применимость
Топливный элемент, описанный здесь, обеспечивает получение фотокаталитического реактора, который может быть применен по всему ряду вариантов применения, предусмотренных для обычных топливных элементов прямого окисления, и может быть также применен для окисления опасных органических загрязнителей в ходе анодной реакции в топливном элементе согласно изобретению.
Таким образом, изобретение применимо в области водоочистки, в технологии улучшения состояния окружающей среды, в качестве реактора для обезвреживания жизненно важных текучих сред и особенно при удалении опасных органических загрязнителей. Такой реактор обезвреживания может быть применен в нефтяной и газовой промышленности, например, при функциональном использовании с гидроциклонными сепараторами и в других операциях по обработке текучих сред, будучи установленным в виде встраиваемого в процесс оборудования для обработки органических загрязнений.
Claims (19)
1. Фотокаталитический реактор, способный вырабатывать электрический ток за счет потребления топлива, содержащего органический материал, причем упомянутый реактор содержит топливный элемент прямого окисления, включающий в себя анод и катод, при этом анод представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, располагаемой так, чтобы она была восприимчивой к свету, и светопропускающую протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, причем эта протонпроводящая мембрана находится в контакте с фотокатализатором, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка, а упомянутый реактор снабжен средствами для введения упомянутого топлива и средствами для соединения с внешней электрической цепью.
2. Фотокаталитический реактор по п.1, в котором упомянутая протонпроводящая мембрана образована из светопроводящего материала.
3. Фотокаталитический реактор по п.1 или 2, в котором мембрана содержит протонпроводящее стекло.
4. Фотокаталитический реактор по любому из пп.1-3, в котором протонпроводящую мембрану от катода отделяет протонпроводящая металлическая пленка.
5. Фотокаталитический реактор по любому из пп.1-4, в котором мембрана представляет собой твердый электролит, который способен проводить свет на фотокаталитическую поверхность анода.
6. Фотокаталитический реактор по п.5, в котором светопроводящий твердый электролит является химически модифицированным для усиления пропускания света на фотокаталитическую поверхность.
7. Фотокаталитический реактор по п.5, в котором светопроводящий твердый электролит является физически модифицированным для усиления пропускания света на фотокаталитическую поверхность.
8. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором анод содержит материал, способный проявлять фотокаталитические эффекты, причем упомянутый материал содержит системы оксидов металлов со стабильными смешанными валентностями.
9. Фотокаталитический реактор по любому из пп.1-8, в котором анод содержит материал, способный проявлять фотокаталитические эффекты и выбранный из танталатов индия-никеля, оксидов вольфрама, оксидов титана и их сочетаний по меньшей мере с одним из оксидов вольфрама, оксидов молибдена и азота.
10. Фотокаталитический реактор по п.1, в котором фотокатализатор активируется видимым светом (400-750 нм).
11. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором топливо представляет собой водную жидкость, которая содержит органические загрязнители, которые способны разрушаться посредством реакции фотокаталитического окисления на аноде.
12. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором катод выбран из сетки, пористого элемента или перфорированной полосы.
13. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором катод выполнен из материала, выбранного из благородных металлов, каталитических сплавов или керамики.
14. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, функционально соединенный в проточном исполнении с линией подачи потока текучей среды, содержащей загрязненную текучую среду, содержащую органические загрязнители, используемые в качестве топлива для топливного элемента прямого окисления.
15. Фотокаталитический реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором протонпроводящая мембрана находится в контакте с анодом и катодом.
16. Источник электроэнергии, содержащий множество модифицированных топливных элементов прямого окисления, в которых анод представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, располагаемой так, чтобы она была восприимчивой к свету, и светопропускающую протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, причем эта протонпроводящая мембрана находится в контакте с фотокатализатором, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка, а упомянутые топливные элементы расположены с образованием пакета или батареи.
17. Способ выработки электроэнергии, в частности, за счет потребления органического топлива, посредством фотокаталитической реакции, проводимой в топливном элементе прямого окисления, включающий в себя воздействие на фотокаталитическую поверхность топливного элемента света; подачу топлива к аноду для фотокаталитического окисления; и генерирование электроэнергии в результате фотокаталитического окисления топлива, при этом топливный элемент включает в себя анод и катод, причем
- 8 012085 анод представляет собой действующий с помощью фотокатализа анод, который содержит фотокатализатор на поверхности электропроводящей подложки, располагаемой так, чтобы она была восприимчивой к свету, и светопропускающую протонпроводящую мембрану, расположенную между упомянутым анодом и катодом, причем эта протонпроводящая мембрана находится в контакте с фотокатализатором, так что свет проходит через упомянутую мембрану в качестве конечной стадии на оптическом пути к фотокатализатору, причем упомянутый фотокатализатор способен промотировать окисление органического материала и генерировать пары электрон-дырка.
18. Способ по п.17, в котором топливный элемент содержится в фотокаталитическом реакторе по любому из пп.1-15.
19. Способ обработки загрязненной органическим материалом текучей среды, включающий в себя использование упомянутой текучей среды при подаче топлива к топливному элементу, содержащемуся в фотокаталитическом реакторе по любому из пп.1-15.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0304709.9A GB0304709D0 (en) | 2003-03-01 | 2003-03-01 | Photo-catalytic fuel cell |
| PCT/GB2004/000806 WO2004079847A2 (en) | 2003-03-01 | 2004-02-27 | Photo-catalytic reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200501410A1 EA200501410A1 (ru) | 2006-04-28 |
| EA012085B1 true EA012085B1 (ru) | 2009-08-28 |
Family
ID=9953918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200501410A EA012085B1 (ru) | 2003-03-01 | 2004-02-27 | Фотокаталитический реактор |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7473481B2 (ru) |
| EP (1) | EP1602140B1 (ru) |
| AT (1) | ATE472828T1 (ru) |
| AU (1) | AU2004217341B2 (ru) |
| CA (1) | CA2517731C (ru) |
| DE (1) | DE602004027889D1 (ru) |
| EA (1) | EA012085B1 (ru) |
| ES (1) | ES2348114T3 (ru) |
| GB (1) | GB0304709D0 (ru) |
| NO (1) | NO20054528D0 (ru) |
| WO (1) | WO2004079847A2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496187C1 (ru) * | 2012-02-22 | 2013-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "М-Пауэр Ворлд" | Биоэлектрохимический реактор |
| WO2014011807A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | The Regents Of The University Of California | Photoassisted high efficiency conversion of carbon-containing fuels to electricity |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0329240D0 (en) * | 2003-12-18 | 2004-01-21 | Boc Group Plc | Fuel cell |
| WO2007037392A1 (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Micro Silitron Inc. | 燃料電池単位セル、燃料電池単位セルアレイ、燃料電池モジュール及び燃料電池システム |
| US8652040B2 (en) | 2006-12-19 | 2014-02-18 | Valencell, Inc. | Telemetric apparatus for health and environmental monitoring |
| US8157730B2 (en) * | 2006-12-19 | 2012-04-17 | Valencell, Inc. | Physiological and environmental monitoring systems and methods |
| US8323982B2 (en) | 2007-01-11 | 2012-12-04 | Valencell, Inc. | Photoelectrocatalytic fluid analyte sensors and methods of fabricating and using same |
| WO2008156813A1 (en) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Uvcleaning Systems, Inc. | Ultraviolet photoreactor for the purification of fluids |
| WO2009003460A2 (de) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Georg Fritzmeier Gmbh & Co. Kg | Co2-umsetzer |
| US8251903B2 (en) | 2007-10-25 | 2012-08-28 | Valencell, Inc. | Noninvasive physiological analysis using excitation-sensor modules and related devices and methods |
| US8389177B2 (en) * | 2008-12-22 | 2013-03-05 | Gm Global Technology Operations | Combined subgasket and membrane support |
| US8700111B2 (en) | 2009-02-25 | 2014-04-15 | Valencell, Inc. | Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same |
| US8788002B2 (en) | 2009-02-25 | 2014-07-22 | Valencell, Inc. | Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same |
| US9750462B2 (en) | 2009-02-25 | 2017-09-05 | Valencell, Inc. | Monitoring apparatus and methods for measuring physiological and/or environmental conditions |
| US8133621B2 (en) * | 2009-02-27 | 2012-03-13 | Research In Motion Limited | Location of a fuel cell on a mobile device |
| US8273425B2 (en) * | 2009-05-14 | 2012-09-25 | Empire Technology Development Llc | Nanotube assisted self-cleaning material |
| WO2010134356A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | パナソニック株式会社 | 水素生成システムおよび温水生成システム |
| GB0918547D0 (en) * | 2009-10-22 | 2009-12-09 | Univ Aberdeen | Fuel cell |
| EP2496341A4 (en) * | 2009-11-04 | 2017-10-18 | UV Cleaning Systems, Inc. | Photochemical purification of fluids |
| US8648324B2 (en) * | 2010-03-19 | 2014-02-11 | International Business Machines Corporation | Glassy carbon nanostructures |
| US8888701B2 (en) | 2011-01-27 | 2014-11-18 | Valencell, Inc. | Apparatus and methods for monitoring physiological data during environmental interference |
| US9427191B2 (en) | 2011-07-25 | 2016-08-30 | Valencell, Inc. | Apparatus and methods for estimating time-state physiological parameters |
| US9801552B2 (en) | 2011-08-02 | 2017-10-31 | Valencell, Inc. | Systems and methods for variable filter adjustment by heart rate metric feedback |
| WO2014116924A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices having sensing elements decoupled from body motion |
| GB201405204D0 (en) * | 2014-03-24 | 2014-05-07 | Enocell Ltd | Proton conducting membrane and fuel cell comprising the same |
| US20160029898A1 (en) | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Valencell, Inc. | Physiological Monitoring Devices and Methods Using Optical Sensors |
| EP3151737B1 (en) | 2014-08-06 | 2022-08-17 | Valencell, Inc. | Optical physiological sensor modules with reduced signal noise |
| US9794653B2 (en) | 2014-09-27 | 2017-10-17 | Valencell, Inc. | Methods and apparatus for improving signal quality in wearable biometric monitoring devices |
| WO2017070463A1 (en) | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods that identify subject activity type |
| US10945618B2 (en) | 2015-10-23 | 2021-03-16 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods for noise reduction in physiological signals based on subject activity type |
| US10966662B2 (en) | 2016-07-08 | 2021-04-06 | Valencell, Inc. | Motion-dependent averaging for physiological metric estimating systems and methods |
| US11958765B2 (en) * | 2017-09-28 | 2024-04-16 | Sonata Scientific LLC | Combined VOC mitigating and antimicrobial systems |
| US11857924B2 (en) * | 2017-09-28 | 2024-01-02 | Sonata Scientific LLC | Photocatalytic fluidized bed reactor systems |
| RU2715733C1 (ru) * | 2019-04-02 | 2020-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Генератор паров рабочего тела для термоэмиссионных преобразователей |
| CN109928456B (zh) * | 2019-04-29 | 2023-07-28 | 上海柏中观澈智能科技有限公司 | 光催化反应器及光催化方法 |
| CN110449176B (zh) * | 2019-08-16 | 2021-01-29 | 江南大学 | 一种非贵金属单原子催化剂的制备方法及应用 |
| CN110560044A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-13 | 陕西师范大学 | 一种光催化二氧化钛/氧化钨复合薄膜的制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544470A (en) * | 1984-05-31 | 1985-10-01 | Ford Motor Company | Electrochemical photocatalytic structure |
| DE3727630C1 (en) * | 1987-08-19 | 1988-10-06 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Method for storing solar energy |
| JP2001229937A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Toto Ltd | 燃料電池 |
| EP1151792A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-11-07 | Yugen Kaisha Kankyogijutsu Kenkyusho | Method of reinforcing catalyst reaction |
| US6342128B1 (en) * | 1998-04-10 | 2002-01-29 | University Of Central Florida | Method and apparatus for decoupled thermo-photocatalytic pollution control |
| US6387230B1 (en) * | 1997-07-30 | 2002-05-14 | Lynntech, Inc. | Composite membrane suitable for use in electrochemical devices |
| US6409928B1 (en) * | 1997-01-31 | 2002-06-25 | Lynntech, Inc. | Photocatalytic oxidation of organics using a porous titanium dioxide membrane and an efficient oxidant |
| US20020083644A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-04 | Naoaki Sata | Hydrogen manufacturing method and hydrogen manufacturing system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3019112B2 (ja) * | 1991-05-20 | 2000-03-13 | 日本電信電話株式会社 | 光燃料電池 |
| JP4437379B2 (ja) * | 2000-06-21 | 2010-03-24 | パナソニック株式会社 | 光ディスク装置 |
-
2003
- 2003-03-01 GB GBGB0304709.9A patent/GB0304709D0/en not_active Ceased
-
2004
- 2004-02-27 EP EP04715397A patent/EP1602140B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-02-27 AT AT04715397T patent/ATE472828T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-02-27 ES ES04715397T patent/ES2348114T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-02-27 EA EA200501410A patent/EA012085B1/ru unknown
- 2004-02-27 AU AU2004217341A patent/AU2004217341B2/en not_active Ceased
- 2004-02-27 US US10/547,633 patent/US7473481B2/en active Active
- 2004-02-27 WO PCT/GB2004/000806 patent/WO2004079847A2/en active Application Filing
- 2004-02-27 CA CA2517731A patent/CA2517731C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-27 DE DE602004027889T patent/DE602004027889D1/de not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-09-30 NO NO20054528A patent/NO20054528D0/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544470A (en) * | 1984-05-31 | 1985-10-01 | Ford Motor Company | Electrochemical photocatalytic structure |
| DE3727630C1 (en) * | 1987-08-19 | 1988-10-06 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Method for storing solar energy |
| US6409928B1 (en) * | 1997-01-31 | 2002-06-25 | Lynntech, Inc. | Photocatalytic oxidation of organics using a porous titanium dioxide membrane and an efficient oxidant |
| US6387230B1 (en) * | 1997-07-30 | 2002-05-14 | Lynntech, Inc. | Composite membrane suitable for use in electrochemical devices |
| US6342128B1 (en) * | 1998-04-10 | 2002-01-29 | University Of Central Florida | Method and apparatus for decoupled thermo-photocatalytic pollution control |
| EP1151792A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-11-07 | Yugen Kaisha Kankyogijutsu Kenkyusho | Method of reinforcing catalyst reaction |
| JP2001229937A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Toto Ltd | 燃料電池 |
| US20020083644A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-04 | Naoaki Sata | Hydrogen manufacturing method and hydrogen manufacturing system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 2000, no. 25, 12 April 2001 (2001-04-12) & JP 2001 229937 A (TOTO LTD), 24 August 2001 (2001-08-24), abstract * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496187C1 (ru) * | 2012-02-22 | 2013-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "М-Пауэр Ворлд" | Биоэлектрохимический реактор |
| WO2014011807A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | The Regents Of The University Of California | Photoassisted high efficiency conversion of carbon-containing fuels to electricity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200501410A1 (ru) | 2006-04-28 |
| AU2004217341B2 (en) | 2009-03-19 |
| NO20054528L (no) | 2005-09-30 |
| ES2348114T3 (es) | 2010-11-30 |
| WO2004079847A3 (en) | 2005-06-16 |
| AU2004217341A1 (en) | 2004-09-16 |
| GB0304709D0 (en) | 2003-04-02 |
| ATE472828T1 (de) | 2010-07-15 |
| EP1602140B1 (en) | 2010-06-30 |
| US7473481B2 (en) | 2009-01-06 |
| CA2517731C (en) | 2011-06-07 |
| WO2004079847A2 (en) | 2004-09-16 |
| DE602004027889D1 (en) | 2010-08-12 |
| NO20054528D0 (no) | 2005-09-30 |
| US20060246342A1 (en) | 2006-11-02 |
| EP1602140A2 (en) | 2005-12-07 |
| CA2517731A1 (en) | 2004-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA012085B1 (ru) | Фотокаталитический реактор | |
| Vasseghian et al. | Pollutants degradation and power generation by photocatalytic fuel cells: A comprehensive review | |
| Li et al. | Performance characteristics of a membraneless solar responsive photocatalytic fuel cell with an air-breathing cathode under different fuels and electrolytes and air conditions | |
| US9528192B1 (en) | Solar powered CO2 conversion | |
| Liao et al. | Respective electrode potential characteristics of photocatalytic fuel cell with visible-light responsive photoanode and air-breathing cathode | |
| Ichikawa et al. | Hydrogen production from water and conversion of carbon dioxide to useful chemicals by room temperature photoelectrocatalysis | |
| Olea et al. | Nanometric and surface properties of semiconductors correlated to photocatalysis and photoelectrocatalysis applied to organic pollutants–A review | |
| US20150345034A1 (en) | Systems, methods, and materials for producing hydrocarbons from carbon dioxide | |
| Xia et al. | A micro photocatalytic fuel cell with an air-breathing, membraneless and monolithic design | |
| CN105236628B (zh) | 光电协同催化降解污水装置 | |
| KR100927185B1 (ko) | 태양 전지의 기전력을 이용한 광촉매 유기 오염물질 분해방법 및 이를 이용한 오염물질 분해 시스템. | |
| Lu et al. | Effect of CuO/ZnO/FTO electrode properties on the performance of a photo-microbial fuel cell sensor for the detection of heavy metals | |
| Queiroz et al. | Photocatalytic fuel cells: From batch to microfluidics | |
| CN106169632B (zh) | 基于膜电极的可见光光催化燃料电池及其制备方法 | |
| JP5982399B2 (ja) | バイオマス・有機・無機物の高効率分解浄化及び同時発電と水素生産の方法とそのためのバイオマス・有機・無機物直接燃料電池 | |
| JP5605994B2 (ja) | バイオマス・有機・無機化合物または廃棄物・廃液を高効率で光分解浄化し同時に電力を発生するバイオ光化学電池と、該バイオ光化学電池を用いて該化合物や液体を光分解浄化すると同時に電力を発生させる方法 | |
| EP3990395B1 (en) | Modular photocatalytic system | |
| JP2006252797A (ja) | 燃料電池用酸素極触媒、直接メタノール型燃料電池及び触媒の製造方法 | |
| JnyanashreeDarabdhara et al. | Sustainable degradation of pollutants, generation of electricity and hydrogen evolution via photocatalytic fuel cells: An inclusive review | |
| Wu et al. | On‐Site Production of Dilute H2O2 with Zinc–Air Battery | |
| Amano et al. | Porous Transport Photoelectrodes Fabricated on Felt Substrates and Applications to Polymer Electrolyte Photoelectrochemistry | |
| Minggu et al. | Electrodeposited WO | |
| CN114260011B (zh) | 一种钌铱钛铂掺杂四元光电催化碳基电极的制备方法 | |
| Gan et al. | Dense TiO2 thin film: photoelectrochemical and photocatalytic properties | |
| Chen | Solar Powered CO. Sub. 2 Conversion |