利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法技术

本发明专利技术公开了一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法；一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，包括阴极腔室、阴离子交换膜和阳极腔室，阴极腔室内设置有阴极泡沫铜电极和阴极电解液，阳极腔室内设置有阳极电极和阳极电解液；其特征在于：所述阳极电极由废弃印制电子线路板构成，该印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，同时，其中一条覆铜线通过导流片与外部负载的一端连接，外部负载的另一端与阴极泡沫铜电极连接；本发明专利技术可广泛应用在能源、环保等领域。

Thermal Recycled Ammonia Battery Made of Waste Printed Circuit Board and Its Treatment Method

【技术实现步骤摘要】
利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法
本专利技术涉及热再生氨电池，特别是涉及一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法。
技术介绍
热再生氨电池(ThermallyRegenerativeAmmonia-basedBattery，TRAB)是一种能够利用低温废热将化学能转换为电能的新型电化学系统产电技术，其主要由电池产电部分和热再生及气液分离部分两部分组成。电池产电部分，热再生氨电池基于热电化学反应，阴极采用不与溶于溶液中的铜离子反应的金属作为电极，阳极一般使用金属铜作为电极。阴、阳极之间以阴离子交换膜分隔，阴、阳极由于不同的氨浓度，形成电势差，会在阳极发生反应生成金属氨络合物和电子，连接外电阻，电子通过外电路传导至阴极电极表面，溶液中的阴离子通过阴离子交换膜传输从而构成回路，产生电流。热再生及气液分离部分，将电池产电部分反应后的阳极液通入蒸馏塔中，利用低温废热加热进行气液分离，分离出具有高浓度的铜离子溶液以及氨气，这些氨气将进入下一个电池的阳极中作为阳极反应物，而铜离子溶液则进入下一个电池的阴极中作为阴极液进行循环利用。热再生氨电池技术具有反应条件温和、结构简单、可拓展性强、成本较低且环境友好等特点。印制电子线路板(PrintedCircuitBoard，PCB)是电子工业的基础，是各类电子产品中不可缺少的部件，一吨废旧线路板中含有200千克左右的铜，回收利用这部分铜资源对我国可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个技术方案是：一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，包括阴极腔室、阴离子交换膜和阳极腔室，阴极腔室内设置有阴极泡沫铜电极和阴极电解液，阳极腔室内设置有阳极电极和阳极电解液；其特征在于：所述阳极电极由废弃印制电子线路板构成，该印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，同时，其中一条或几条覆铜线通过导流片与外部负载的一端连接，外部负载的另一端与阴极泡沫铜电极连接。根据本专利技术所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池的优选方案，所述阴极电解液为硫酸铜和硫酸铵的混合溶液，所述阳极电解液为硫酸铵。根据本专利技术所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池的优选方案，在阴极腔室和阳极腔室的外侧分别设置有阴极侧端板和阳极侧端板(10)。本专利技术的第二个技术方案是，利用热再生氨电池处理废弃印制电子线路板的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：第一、废弃印制电子线路板预处理：将废弃印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通；再将印制电子线路板浸泡在可以去除覆铜线表面绿油的溶解剂中，以去除覆铜线表面绿油，使印制电子线路板上的铜线暴露。第二、建立热再生氨电池：该热再生氨电池包括阳极腔室、阴离子交换膜和阴极腔室，阴极腔室和阳极腔室分别设置有阴极电解液输入输出孔和阳极电解液输入输出孔。第三、将预处理后的印制电子线路板放置在阳极腔室中；将印制电子线路板上其中一条或几条覆铜线通过导流片与外部负载的一端连接，外部负载的另一端与阴极泡沫铜电极连接；阴极泡沫铜电极放入阴极腔室中。第四、将阴极电解液和阳极电解液分别通过阴极电解液输入输出孔和阳极电解液输入输出孔加入到阴极腔室和阳极腔室中；并向阴极腔室中添加氨水或者鼓入氨气，印制电子线路板上的覆铜线被氨水侵蚀发生络合反应，产生电子和四氨合铜离子。产生的电子通过外电路传递到阴极，与阴极电解液中的铜离子结合，沉积在阴极电极表面，阴、阳极电解液中的阴离子通过阴离子交换膜迁移形成稳定电流；当印制电子线路板上的覆铜线被侵蚀完，反应结束，电池停止工作。根据本专利技术所述的利用热再生氨电池处理废弃印制电子线路板的方法的优选方案，所述阴极电解液为硫酸铜和硫酸铵的混合溶液，所述阳极电解液为硫酸铵。根据本专利技术所述的利用热再生氨电池处理废弃印制电子线路板的方法的优选方案，将反应后的阳极电解液通入蒸馏塔中，蒸馏出氨气以及具有较高浓度的硫酸铜和硫酸铵的混合溶液，此混合溶液可继续通入热再生氨电池的阴极腔室，作为阴极电解液，分离出的氨气则通入电池的阳极腔室，作为反应物再次参与阳极中的反应。在阴极腔室和阳极腔室的外侧分别设置有阴极侧端板和阳极侧端板。本专利技术的原理如下：本专利技术将印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，使整个线路板构成一个导电整体，在阳极侧，电解液中的氨与预处理后的印制电子线路板上的铜反应，在阳极液中生成四氨合铜离子，电子沿着外电路到达阴极泡沫铜电极，在阴极侧，阴极电解液中的铜离子在泡沫铜阴极电极上得到电子还原成铜单质，这就构成了一个完整的放电回路。本专利技术增大了电极比表面积：泡沫金属多孔介质电极具有较大的比表面积，有利于提升电池性能，同时三维电极结构易于满足未来该电化学反应体系的放大化需求。本专利技术减小了电池内阻：采用了比印制电子线路板阳极电极更大的阴离子交换膜，同时紧凑的平板式结构使印制电子线路板阳极、阴离子交换膜和阴极电极三者紧密连接，从而使电池的内阻较小，且简单紧凑的平板式结构有利于未来同时处理更多的线路板。本专利技术所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池及处理方法的有益效果是：本专利技术将印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，使整个线路板构成一个导电整体而构成阳极，本专利技术在产电的同时又可处理废旧线路板和回收线路板中的铜，可广泛应用在能源、环保等领域。附图说明图1是本专利技术所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池的结构示意图。图2是本专利技术所述的废弃印制电子线路板预处理后的结构示意图。图3是实施例1构成的热再生氨电池产电性能图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。参见图1和图2，实施例1：一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，包括阴极腔室7、阴离子交换膜3和阳极腔室8，阴极腔室7内设置有阴极泡沫铜电极1阴极电解液，阳极腔室8内设置有阳极电极2和阳极电解液；所述阳极电极2由废弃印制电子线路板11构成，该废弃印制电子线路板上具有若干条覆铜线，所有的覆铜线上表面绿油被去除，暴露的覆铜线12通过外接短路线13连通，一条暴露的覆铜线的铜线与另一条暴露的覆铜线可以通过外接短路线13串联连接，也可以采用并联连接；再使用40目的不锈钢筛网包裹铜线暴露出的线路板，最终构成阳极电极2；同时，其中一条或几条覆铜线通过导流片14与外部负载4的一端连接，外部负载4的另一端与阴极泡沫铜电极1连接。所述阴极电解液为硫酸铜和硫酸铵的混合溶液，所述阳极电解液为硫酸铵溶液。利用数据采集器5采集外部负载4的电压和电流，输出到计算机6显示数据。电池产电性能见图3。在阴极腔室7和阳极腔室8的外侧分别设置有阴极侧端板9和阳极侧端板10。外接电阻4具体为一台阻值范围0—1111111.10Ω，最小进步值0.01Ω，精度为0.1％的直流电阻箱，在电池外侧通过导线连接阴极电极和阳极电极；阴极侧端板9和阳极侧端板10用于固定阴、阳极电极和阴、阳极腔室。实施例2，利用热再生氨电池处理废弃印制电子线路板的方法，该方法包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，包括阴极腔室(7)、阴离子交换膜(3)和阳极腔室(8)，阴极腔室(7)内设置有阴极泡沫铜电极(1)阴极电解液，阳极腔室(8)内设置有阳极电极(2)和阳极电解液；其特征在于：所述阳极电极(2)由废弃印制电子线路板构成，该印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，同时，其中一条或几条覆铜线通过导流片与外部负载(4)的一端连接，外部负载(4)的另一端与阴极泡沫铜电极(1)连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，包括阴极腔室(7)、阴离子交换膜(3)和阳极腔室(8)，阴极腔室(7)内设置有阴极泡沫铜电极(1)阴极电解液，阳极腔室(8)内设置有阳极电极(2)和阳极电解液；其特征在于：所述阳极电极(2)由废弃印制电子线路板构成，该印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通，同时，其中一条或几条覆铜线通过导流片与外部负载(4)的一端连接，外部负载(4)的另一端与阴极泡沫铜电极(1)连接。2.根据权利要求1所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，其特征在于：所述阴极电解液为硫酸铜和硫酸铵的混合溶液，所述阳极电解液为硫酸铵。3.根据权利要求1所述的利用废弃印制电子线路板构成的热再生氨电池，其特征在于：在阴极腔室(7)和阳极腔室(8)的外侧分别设置有阴极侧端板(9)和阳极侧端板(10)。4.利用热再生氨电池处理废弃印制电子线路板的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：第一、废弃印制电子线路板预处理：将废弃印制电子线路板上所有的覆铜线通过外接短路线连通；再将印制电子线路板浸泡在可以去除覆铜线表面绿油的溶解剂中，以去除覆铜线表面绿油，使印制电子线路板上的铜线暴露；第二、建立热再生氨电池：该热再生氨电池包括阳极腔室、阴离子交换膜和阴极腔室，阴极腔室和阳极腔室分别设置有阴极电解液输入输出孔和阳极电解液输入输出孔；第三、将预处理后的印制电子线路板放置在阳极腔室(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，唐志强，李俊，朱恂，付乾，廖强，夏奡，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50