一种燃料电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池。本实用新型专利技术的目的是提供一种能够利用自身产生的电能去除水中五价锑污染物的燃料电池。本实用新型专利技术的技术方案是：一种燃料电池，其特征在于：具有反应容器，反应容器下部设有用于通入含有五价锑污染物待处理废水的进水口，反应容器上部设有用于排出处理后废水的出水口，所述反应容器内设有铁阳极，反应容器的侧壁开有一通孔，通孔内密封镶嵌可利用电子和质子将氧气还原的阴极，铁阳极和阴极之间串联电阻。本实用新型专利技术适用于水处理技术。

A fuel cell

The utility model relates to a fuel cell. The utility model is to provide a fuel cell to be able to use its own energy generated by removal of pentavalent antimony pollutants in water. The technical scheme of the utility model is: a fuel cell, characterized in that: a reaction vessel, a reaction vessel is arranged at the lower part of a water inlet used for containing pentavalent antimony pollutant into the wastewater to be treated, the reaction vessel for discharging outlet is arranged on the upper part of wastewater treatment, the reaction vessel is provided with an iron anode, the side wall of the reaction vessel is provided with a through hole, the through hole can be sealed by embedded electrons and protons will cathodic oxygen reduction, iron between the anode and the cathode resistor in series. The utility model is suitable for water treatment technology.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池
本技术涉及一种燃料电池。适用于水处理技术。
技术介绍
近年来，我国工业企业排放的废水中含有大量的剧毒重金属离子，有效去除废水中的重金属离子一直是水处理
的研究热点。锑是水中一种有毒有害污染物，存在形式有三价和五价两种价态，其中以五价态的锑存在形式更常见。与三价锑相比，五价锑的电负性较大，在水中溶解度较高，难以去除。目前，去除水中锑污染物的方法主要包括吸附法、混凝沉淀、和离子交换法等。上述方法通常对三价锑去除效果较好，但对五价锑去除能力有限。电化学方法是一种有效的净水技术，是通过在水中发生电化学反应，经过絮凝、沉淀、氧化及还原等过程单一或组合作用，使污染物得到净化处理。已授权专利(201310059368.0、201310319985.X)和申请专利(申请号：201510131879.8)中都公开了电化学去除五价锑的方法，利用电化学将五价锑还原为三价锑，然后通过吸附、混凝与共沉淀共同作用将三价锑去除。但是这些专利中都需要外加直流电源进行供电，这使得处理成本大大提高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种能够利用自身产生的电能去除水中五价锑污染物的燃料电池。本技术所采用的技术方案是：一种燃料电池，其特征在于：具有反应容器，反应容器下部设有用于通入含有五价锑污染物待处理废水的进水口，反应容器上部设有用于排出处理后废水的出水口，所述反应容器内设有铁阳极，反应容器的侧壁开有一通孔，通孔内密封镶嵌可利用电子和质子将氧气还原的阴极，铁阳极和阴极之间串联电阻。所述阴极由朝向反应容器内的一侧到背向反应容器侧依次为催化层、集电材料层、碳基层和扩散层。所述催化层具有负载铂碳催化剂；所述集电材料层为防水碳布；所述碳基层为涂布炭黑粉末；所述扩散层为涂布聚四氟乙烯。所述反应容器内为厌氧环境。通入所述反应容器中的含有五价锑污染物的待处理废水的pH值为3-6.5。所述铁阳极与阴极之间间距为1～2cm。在反应容器中，铁阳极发生电化学溶解反应，产生亚铁离子，亚铁离子在酸性条件下可将五价锑还原成三价锑，三价锑通过与铁离子的共沉淀或混凝作用得到净化去除，其反应如下：Fe→Fe2++2e-Sb5++2Fe2+→Sb3++2Fe3+Sb3++Fe3++3H2O→Sb3+Fe(OH)3+3H+通过阴极的还原作用将氧气还原成水：O2+4H++4e-→2H2O本技术具有的有益效果是：(1)通过耦合铁阳极和能够利用电子和质子将氧气还原的阴极，并利用两者反应的电势差产生电能，同时该电能又可以作为电混凝的电源；(2)通过铁阳极的电化学溶解方法产生亚铁离子，在酸性条件下，可将五价锑还原为三价锑，三价锑再与铁离子的共沉淀或混凝作用，从而使水中五价锑污染物得到有效净化去除。附图说明图1是实施例的结构示意图。图2为实施例中阴极的结构示意图。图中：1-进水口，2-出水口，3-铁阳极，4-阴极，41-催化层，42-集电材料层，43-碳基层，44-扩散层，5-电阻，6-反应容器。具体实施方式如图1所示，本实施例为一种燃料电池，包括反应容器6，反应容器6为厌氧环境，反应容器6的下部设有进水口1，反应容器6的上部设有出水口2，反应容器6内设有铁阳极3和能够利用电子和质子将氧气还原的阴极4，铁阳极3和阴极4之间串联有电阻5。本实施例中在反应容器6的侧壁开上有通孔，通孔内密封镶嵌阴极4。本实施例中铁阳极3与阴极4之间间距为1～2cm，从而使得阳极反应产生的质子能够更迅速地传递到阴极4上。本实施例中阴极4朝向反应容器6内的一侧到背向反应容器6侧依次为催化层41、集电材料层42、碳基层43和扩散层44(图2)。其中，催化层与反应容器6内的污水接触，催化层中的催化剂为负载铂碳催化剂；集电材料层可选用防水碳布作为电极材料；碳基层可为涂布炭黑粉末，能够增加电极的导电性；扩散层可为涂布聚四氟乙烯，一方面可防止反应容器6内的水渗出，另一方面可使用外界空气中的氧气向催化层方向传质。本实施例中阴极4置于空气与反应容器6内的污水的临界位置，使得阴极4的外侧与空气接触，阴极4的内侧与反应容器6内的污水接触。铁阳极3电化学溶解反应所产生的电子经外电阻5到达阴极4，又由于阴极4的外侧与空气接触，空气中的氧气能够向阴极4的内侧传递。从而，铁阳极3产生的电子和质子将空气中的氧气还原而生成水，最终产生电能。本实施例中通过耦合铁阳极3和能够利用电子和质子将氧气还原的阴极4，并利用两者反应的电势差产生电能，同时该电能又可以作为电混凝的电源，并将铁阳极3电化学溶解产生亚铁离子，在酸性条件下，可将五价锑还原为三价锑，三价锑再与铁离子的共沉淀或混凝作用，从而使水中五价锑污染物得到有效净化去除。本实施例中燃料电池的工作原理(即去除水中五价锑污染物的方法)如下：将含有五价锑污染物的待处理废水的pH值调节至3～6.5。优选地，将含有五价锑污染物的待处理废水的pH值调节至4.5、5.6或6.5。使废水由进水口1进入反应容器6内，在反应容器6内反应后经出水口2引出反应容器6的外部。铁阳极3发生电化学溶解反应，产生亚铁离子，亚铁离子在酸性条件下可将五价锑还原成三价锑，三价锑通过与铁离子的共沉淀或混凝作用得到净化去除，其反应如下：Fe→Fe2++2e-；Sb5++2Fe2+→Sb3++2Fe3+；Sb3++Fe3++3H2O→Sb3+Fe(OH)3+3H+。其中，铁阳极3电化学溶解反应所产生的电子经外电阻5到达阴极4；阳极反应产生的质子直接传递到阴极4上。阴极4通过还原作用将氧气还原成水，主要反应的反应式为：O2+4H++4e-→2H2O。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其特征在于：具有反应容器(6)，反应容器(6)下部设有用于通入含有五价锑污染物待处理废水的进水口(1)，反应容器(6)上部设有用于排出处理后废水的出水口(2)，所述反应容器(6)内设有铁阳极(3)，反应容器(6)的侧壁开有一通孔，通孔内密封镶嵌可利用电子和质子将氧气还原的阴极(4)，铁阳极(3)和阴极(4)之间串联电阻(5)。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于：具有反应容器(6)，反应容器(6)下部设有用于通入含有五价锑污染物待处理废水的进水口(1)，反应容器(6)上部设有用于排出处理后废水的出水口(2)，所述反应容器(6)内设有铁阳极(3)，反应容器(6)的侧壁开有一通孔，通孔内密封镶嵌可利用电子和质子将氧气还原的阴极(4)，铁阳极(3)和阴极(4)之间串联电阻(5)。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：所述阴极(4)由朝向反应容器(6)内的一侧到背向反应容器(6)侧依次为催化层(41)、集电材料层(42)、碳基层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国旺，陶如钧，遇光禄，余浩，林晓东，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33