[发明专利]尿液脱氮和有机物净化燃料电池

说明书

一种尿液脱氮和有机物净化燃料电池，包括：装有尿液、作为电解质的硫酸钠和氯化钠的混合液的石英反应池以及设置于其内的作为光阳极的三氧化钨导电玻璃基纳米薄膜与作为后置电极的多晶硅太阳电池、作为阴极的纳米粒子钯和金修饰的泡沫镍以及模拟光源，其中：光阳极与后置电极串联组成复合阳极，通过模拟光源的照射加速三氧化钨表面光生电荷的分离与迁移速度，提升电池的光电流的同时产生光生空穴的强氧化能力，实现尿液中总氮的耗竭式消除和有机物的净化。

技术领域

本发明涉及的是一种燃料电池领域的技术，具体是一种用于尿液脱氮、有机物净化和发电的新型燃料电池。

背景技术

尿液属于生物质资源，含有大量的尿素、有机质等，蕴含着丰富的化学能。随着城市的发展，尿液农用已很罕有。此外，由于大量的药品、化学品应用以及各类环境污染物的出现，致使尿液中出现了多种微量污染物和致病微生物，给土壤和地下水带来被污染的风险。运用燃料电池处理尿液并发电具有广阔的前景。现有技术利用燃料电池处理尿液的条件苛刻，从而限制了使用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种尿液脱氮和有机物净化燃料电池，能够在相对简单的系统中实现尿液资源化利用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：装有尿液、作为电解质的硫酸钠和氯化钠的混合液的石英反应池以及设置于其内的作为光阳极的三氧化钨导电玻璃基纳米薄膜与作为后置电极的多晶硅太阳能电池、作为阴极的由纳米粒子钯和金修饰的泡沫镍(NF)以及模拟光源，其中：光阳极与后置电极串联组成复合阳极，通过模拟光源的照射加速三氧化钨表面光生电荷的分离与迁移速度，提升电池的光电流的同时产生光生空穴的强氧化能力，实现尿液中总氮的耗竭式消除。

所述的尿液的酸碱度为6～8。

所述的光阳极与后置的多晶硅太阳电池(poly-Si PVC)电极串连。

所述的模拟光源的光照强度优选为AM 1.5，辐照强度为100mW/cm²。

所述的电解质为：0.05M的硫酸钠(Na₂SO₄)和0.025～0.075M的氯化钠(NaCl)。

所述光阳极表面的自由基诱发反应包括：

1)WO₃+hv→h⁺+e^-；

2)H₂O+h⁺→HO·+H⁺；

3)Cl^-+h⁺→Cl·；

4)CO(NH₂)₂+8Cl·+2H₂O→CO₂+N₂↑+8Cl^-+8H⁺；

5)NH₂CONH₂+2Cl·+H₂O→2NH₂·+CO₂+2Cl^-+2H⁺；

6)NH₂·+OH·→NH₂OH；

7)NH₂OH+OH·→NO₂^-→NO₃^-；

8)有机物+OH·→CO₂+H₂O。