[发明专利]一种光催化降解油烟的燃料电池装置及其工作方法

权利要求书

1.一种光催化降解油烟燃料电池装置，其特征在于，所述装置包括：阳极(1)、质子交换膜(2)、空气阴极(3)、密封板(4)、石英玻璃(5)、外部电路(6)、烟气入口(7)和烟气出口(8)；

所述阳极(1)、质子交换膜(2)以及空气阴极(3)通过导电胶带紧密结合，形成三明治结构的复合电极；且紧密结合的顺序为所述质子交换膜(2)夹在所述阳极(1)和所述空气阴极(3)中间；

所述石英玻璃(5)和所述密封板(4)与所述阳极(1)紧密结合，形成烟气流动通道；且所述密封板(4)固定在所述阳极(1)的侧面；

所述外部电路(6)的一端分别连接所述阳极(1)和所述空气阴极(3)，另一端连接蓄电设备；未净化烟气通过所述烟气入口(7)进入所述装置，在所述装置完成净化，净化 后的烟气通过所述烟气出口(8)排放至大气中；

所述阳极(1)选用泡沫镍材料作为基底，通过化学气相沉淀方法CVD在所述泡沫镍材料基底上原位生成碳纳米管CNTs，进而形成复合材料；将生成的所述复合材料处理后通过凝胶溶胶法负载半导体光催化剂；所述半导体光催化剂选用二氧化钛；所述质子交换膜(2)选用Nafion 115膜；所述空气阴极(3)选用三维结构的复合材料电极，所述复合材料电极是由防水透气白膜、催化黑膜、镍网构成的三维结构；所述密封板(4)选用石英玻璃材质；

所述防水透气白膜由硫酸钠和聚四氟乙烯乳液制成；催化黑膜采用基底膜负载银或铂催化剂制成，其中所述基底膜采用活性炭、乙炔黑与聚四氟乙烯乳液混合压制而成。

2.根据权利要求1所述的一种光催化降解油烟燃料电池装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

①在三餐时间段内，由楼顶烟道排出的烟气通过烟气入口(7)进入一种光催化降解油烟燃料电池的装置，在所述装置中的阳极(1)和空气阴极(3)发生如下反应：

a阳极反应：当烟气通过烟气入口(7)进入所述装置后流经阳极(1)，阳极(1)的泡沫镍-CNTs复合材料通过过滤作用将烟气中的颗粒物截留在阳极(1)的内部，而烟气中的气态污染物在光照作用下，利用光催化作用通过阳极(1)的复合材料上负载的光催化剂将所述气态污染物分解成二氧化碳和水，并烟气出口(8)排除，达到净化烟气的目的；

b空气阴极反应：在阳极(1)复合材料发生光催化反应的同时产生了质子和电子，质子通过质子交换膜(2)到达空气阴极(3)，电子则通过外部电路(6)传递到达空气阴极(3)，从而产生电流；在空气阴极(3)上，空气中的氧气与质子和电子发生反应，生成水，促进阳极反应的进行；

②在非三餐时间段内，用餐时间内被阳极(1)复合材料截留在阳极(1)的内部结构中的颗粒物通过复合材料上的光催化剂将其分解，生成二氧化碳和水，实现阳极(1)内部的自清洁，避免阳极(1)内部的烟气通道堵塞而更换或者清洗，同样在光催化分解颗粒物的同时，空气阴极(3)也在发生氧化还原反应，促使外部电路(6)产生电流；

③在净化烟气的同时，通过外部电路(6)产生电能并输出到蓄能设备中，用于楼宇公共设备。