[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

说明书

发明提供了一种光催化降解油烟的燃料电池装置及其工作方法，其特征在于，所述装置包括：阳极、质子交换膜、空气阴极、密封板、石英玻璃、外部电路、烟气入口和烟气出口。本发明的有益效果在于：本发明提供了一种光催化降解油烟燃料电池装置及其工作方法，利用了光催化技术低能耗，对有机污染物深度氧化效果好的特点，不仅实现了对油烟中的颗粒物和气态污染物的有效处理和降解，而且还将降解产生的电能用于楼宇公共设备的电力供应，实现了废弃污染物的二次利用。

技术领域

本发明属于油烟净化技术领域，涉及一种无组织排放油烟中细颗粒脱除和有害气体净化技术方法，具体涉及一种光催化降解油烟燃料电池装置及其工作方法。

背景技术

我国的主要烹饪方式有炸、炒、煎、烤等，容易产生大量的油烟气溶胶，其中含有脂肪酸、烷烃、烯烃、醛类、酮、醇、芳香族化合物和杂环化合物等，这些物质以颗粒相和气相的形式存在于油烟中。

在住宅和具有餐饮功能的商业建筑排放源中，油烟都是通过油烟机未经处理直接就直接排放，或者通过楼顶烟道集中排放到室外环境，这种排放方式排出的油烟都是没有经过任何处理，对大气造成了较为严重的污染，有研究表明，在家庭餐饮的三餐时间段内的PM2.5瞬时排放质量浓度高达200ug/m³。

基于此，急需开发一种用于餐饮造成的楼顶排放油烟的高效处理方法，现有技术对油烟颗粒物的处理手段主要包括：机械脱除法、静电法、洗涤法、吸附法、催化燃烧法以及这些方法结合，但是这些方法都存在一定的缺陷，如能耗较高、辅助物质消耗大等，无法应用于楼顶油烟排放处理。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种光催化降解油烟燃料电池装置及其工作方法。此方法利用了光催化技术低能耗，对有机污染物深度氧化效果好的特点，不仅实现了对油烟中的颗粒物和气态污染物的有效处理和降解，而且还将降解产生的电能用于楼宇公共设备的电力供应，实现了废弃污染物的二次利用。

本发明提供的一种光催化降解油烟燃料电池装置，包括：阳极、质子交换膜、空气阴极、密封板、石英玻璃、外部电路、烟气入口和烟气出口；

所述阳极、质子交换膜以及空气阴极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夹在所述阳极和所述空气阴极中间；

所述石英玻璃和所述密封板与所述阳极紧密结合，形成烟气流动通道；且所述密封板固定在所述阳极的侧面；

所述外部电路的一端分别连接所述阳极和所述空气阴极，另一端连接蓄电设备；未净化烟气通过所述烟气入口进入所述装置，在所述装置完成净化，进化后的烟气通过所述烟气出口排放至大气中。

作为一种优选的方案，所述阳极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。

更为优选的是，所述半导体光催化剂选用二氧化钛。

更为优选的是，所述质子交换膜选用Nafion 115膜。

更为优选的是，所述空气阴极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。

更为优选的是，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。

更为优选的是，所述密封板选用石英玻璃材质。

一种光催化降解油烟燃料电池装置的使用方法，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和空气阴极发生如下反应：