[发明专利]一种依赖环境湿度差的光催化发电装置

权利要求书

1.一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，包括湿度差驱动的光催化发电单元、蓄电组件（5）以及太阳光收集发射组件（4）；

所述湿度差驱动的光催化发电单元从一侧至另一侧，依次包括阳极气体流道（12）、筛网式光电阳极材料（1）、透湿质子交换膜（2）、筛网式阴极材料（3）和阴极气体流道（13）；其中，筛网式光电阳极材料（1）、透湿质子交换膜（2）和筛网式阴极材料（3）共同组成光催化发电单元的电极组件；

所述阳极气体流道（12）和阴极气体流道（13）均设置有进气口和出气口；所述阳极气体流道（12）和阴极气体流道（13）的进气口外均装有变频风机；

所述阳极气体流道（12）的进气口设置有一号风阀（8）和一号温湿度传感器（10），所述阳极气体流道（12）的内部安装有一号流量传感器（14），所述阳极气体流道（12）的出气口设置有二号温湿度传感器（16）；

所述阴极气体流道（13）的进气口设置有二号风阀（9）和三号温湿度传感器（11），所述阴极气体流道（13）的内部安装有二号流量传感器（15），所述阴极气体流道（13）的出气口设置有四号温湿度传感器（17）；

所述筛网式光电阳极材料（1）和筛网式阴极材料（3）均为多孔筛网结构；所述筛网式光电阳极材料（1）与筛网式阴极材料（3）上分别含有阳极光电催化剂和阴极催化剂；所述筛网式光电阳极材料（1）与筛网式阴极材料（3）经由导线与蓄电组件（5）相连接，且连接电路中接有电流表和电压表；

所述太阳光收集发射组件（4）置于光催化发电单元的靠近阳极气体流道（12）一侧，具有收集太阳光的功能并能将收集的太阳光照射在阳极气体流道（12）上；所述阳极气体流道（12）的管壁材料为可透光的绝缘不透气材料；所述阴极气体流道（13）的管壁材料为绝缘不透气材料；所述透湿质子交换膜（2）为同时具备选择性透过水分子和氢离子能力的高性能电解质膜，包括双极膜或两性膜；所述筛网式光电阳极材料（1）和筛网式阴极材料（3）均为采用包括筛网印刷法、转印法或喷射法，将阳极光电催化剂或阴极催化剂微粒分别紧密附着于金属筛网骨架的表面制备得到。

2.根据权利要求1所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，所述阳极光电催化剂为具有催化光电效应的材料，为包括TiO2、ZnO或WO3的半导体材料，或者为包括杂多酸的非半导体材料；所述阴极催化剂为可催化电子与氧气和质子反应生成水的还原反应催化剂材料，包括贵金属Pt、Ir或Ru，或者贵金属Pt、Ir和Ru中的一种以上的合金、磷化物、碳化物或负载物。

3.根据权利要求1所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，所述阳极气体流道（12）和阴极气体流道（13）的管道形状为有棱的、无棱的、竖直的或者弯曲的形状。

4.根据权利要求1所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，所述太阳光收集发射组件（4）为具有反射及折射部件，且具有包括平面、曲面或锯齿面结构的且能将无效区域的太阳光收集到有效区域的组件。

5.根据权利要求1所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，所述筛网式光电阳极材料（1）和筛网式阴极材料（3）与透湿质子交换膜（2）连接的界面上均有紧密接触的接触点；当阳极气体流道（12）通入高湿度空气，而阴极气体流道（13）通入低湿度空气时，阳极气体流道（12）内的高湿度空气通过阳极侧多孔筛网结构接近接触点，在太阳光照射下，空气内水蒸气在阳极侧多孔筛网结构上阳极光电催化剂的作用下发生光分解产生质子；同时，质子在阳极侧与湿空气中的水分子发生水合作用，形成水合氢离子；与此同时，阴极气体流道（13）内通入低湿度空气，透湿质子交换膜（2）产生由高湿度一侧指向低湿度一侧的湿度差，在该湿度差的驱动下，水合氢离子穿过透湿质子交换膜（2）移至阴极侧；水合氢离子的定向移动使得光催化反应产生的电子相应移动，产生电流，产生发电效果。

6.根据权利要求5所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，空气在阳极气体流道（12）和阴极气体流道（13）内的流动方式包括顺流、逆流或错流。

7.根据权利要求1所述的一种依赖环境湿度差的光催化发电装置，其特征在于，所述湿度差驱动的光催化发电单元为一个以上，且多个湿度差驱动的光催化发电单元的组合方式包括串联式、并联式、复叠式、组合式或多级式。