[发明专利]一种有机物直接燃料电池与电解制氢耦合的系统

权利要求书

1.一种有机物直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：该系统采用氧化还原电对作为催化剂和电荷载体，由催化降解单元、直接燃料电池、电解制氢单元和氢气纯化收集单元构成。

2.根据权利要求1所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述直接燃料电池与电解制氢单元可采用同一组或两组独立的催化降解单元。

3.根据权利要求1所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化降解单元包括两套催化降解装置，由反应釜、给料机、搅拌器及对应阀门组成。

4.根据权利要求1所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述直接燃料电池采用质子交换膜燃料电池，由电堆、负载和开关组成。

5.根据权利要求1所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述电解制氢单元采用质子交换膜电解池，由电解槽、电源和开关组成。

6.根据权利要求1所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述氢气纯化收集单元包括氢气纯化装置、增压泵、高压气瓶及对应阀门。

7.根据权利要求3所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化降解装置是有机物发生催化氧化反应的场所。

8.根据权利要求3所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化降解装置运行温度在80-200℃之间。

9.根据权利要求3所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化降解单元中两套催化降解装置交替运行，为直接燃料电池或电解制氢单元连续地供给组成稳定的阳极液，保证整个系统连续稳定运行。

10.根据权利要求7所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述有机物催化氧化反应由光照或加热或者光照和加热同时作用引发。

11.根据权利要求7所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化氧化装置所采用的氧化还原电对(氧化态)可选用以下一项或任意两项及以上的组合：Fe³⁺，Ag⁺，Mn⁴⁺，TEMPO⁺(四甲基哌啶氧化物)，AQ⁺，磷钼酸、磷钨酸、钒取代的磷钼酸及多金属氧酸盐的组合物。

12.根据权利要求3所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述催化降解单元与直接燃料电池或电解制氢单元通过隔膜泵、过滤器、阳极储液箱及流量计、对应阀门和管道相连接，构成阳极液循环回路。

13.根据权利要求12所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述阳极循环回路中的阳极液由水、氧化还原电对、有机物及其氧化降解后的中间产物组成。

14.根据权利要求12所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：催化降解装置中的反应釜和阳极液循环回路中的阳极储液箱容积依据系统规模确定，以能够为直接燃料电池或电解制氢单元连续地供给组成稳定的阳极液，保证整个系统连续稳定运行为准则。

15.根据权利要求12所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述过滤器用于对直接燃料电池或电解制氢单元内反应后混合液进行净化处理，部分混合液作为废液排出，其余进入阳极储液箱并补充清洁水，返送至反应釜内循环利用。

16.根据权利要求15所述直接燃料电池与电解制氢耦合的系统，其特征在于：所述阳极储液箱补充清洁水先经直接燃料电池换热，再送入阳极储液箱，以减少催化降解所需能耗，提高能源综合利用效率。