一种组装式生物电化学反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种组装式生物电化学反应装置，包括：阴极室、阴极极板、阴极固定板、质子交换膜、交换膜固定板、阳极极板、阳极固定板及阳极室，阴极室的右端敞口，顶部设置参比电极口和阴极室排气口，底部设置曝气口；阴极极板设置在阴极固定板中；质子交换膜设置在交换膜固定板中；阳极极板设置在阳极固定板中；阳极室的左端敞口，顶部设置阳极室排气口；阴极室、阴极固定板、交换膜固定板、阳极固定板、阳极室从左至右顺序排布并通过紧固组件压紧固定。该组装式生物电化学反应装置的结构可自由组装，多种尺寸自由搭配，极板便于固定，且极板间相对面积大。

【技术实现步骤摘要】
一种组装式生物电化学反应装置
本技术涉及电化学装置
，特别涉及一种组装式生物电化学反应装置。
技术介绍
2020年初始，南极便迎来了千百年来的最高温度20℃，伴随着大量冰川的融化，南极出现罕见的“血雪”，所谓的血雪是一种由于南极天寒地冻被冰封的藻类。伴随着全球温度的升高，这些冰封的藻类和远古病毒正在复苏，藻类的生长会减少太阳光的反射，从而加速冰川的融化，导致海平面的升高；远古病毒的复苏直接会给全球生命体带来致命的灾难。CO2是全球温室气体的主要贡献者，因此减少大气中CO2的含量已迫在眉睫，但回收CO2并不简单。从结构角度来看，CO2是一种线性三原子分子，分子量为44Da，碳原子和氧原子通过共享电子形成的键结合在一起，并具有强大的电亲和力，具有环形对称轴、对称中心和水平对称平面，由于它具有较高的组合对称性、低极性和高键能导致了CO2的高稳定性；从热力学角度来看，CO2到其他产物的这些转化反应的吉布斯自由能变化(ΔG)都为正(ΔGθ>0)，表明转化反应为非自发的。同时，当CO2转化产物的O/C比小于2时，转化反应会趋于稳定，所以就热力学而言，CO2转化是困难的。CO2的电化学还原是在电化学体系中通过外加电势将CO2还原。由于CO2是非极性的分子，碳原子处于最高价的氧化态，整个分子处于最低能量状态，使得其反应活稳定，因此，要将CO2还原，要先进行活化，打破自身的结构，CO2的电化学还原过程就是在外加电压的作用下使CO2的键断裂。电化学转化在能量效率和成本方面都更具吸引力。目前的CO2生物电催化装置主要为一种“H”型双室电化学装置，阴阳电极分别在两个柱形的罐子里，然后通过法兰扣将两个反应罐连通，这种装置存在制造完成后尺寸难以改变，且操作过程中极板难于固定，极板与极板间的相对面积较小，从而造成电化学催化还原的效果不稳定，且库伦效率较低的缺点。
技术实现思路
本申请提供了一种组装式生物电化学反应装置，解决了现有电化学装置的极板难于固定，极板与极板间的相对面积较小的技术问题，实现了结构可自由组装，多种尺寸自由搭配，极板便于固定，且极板间相对面积大的技术效果。本申请所提供的一种组装式生物电化学反应装置，包括：阴极室、阴极极板、阴极固定板、质子交换膜、交换膜固定板、阳极极板、阳极固定板及阳极室，所述阴极室的右端敞口，顶部设置参比电极口和阴极室排气口，底部设置曝气口；所述阴极极板设置在所述阴极固定板中；所述质子交换膜设置在所述交换膜固定板中；所述阳极极板设置在所述阳极固定板中；所述阳极室的左端敞口，顶部设置阳极室排气口；所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室从左至右顺序排布并通过紧固组件压紧固定；所述阴极固定板及所述阳极固定板都设置横向贯通的连通孔；所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室相互之间的接触部位都设置密封圈。作为优选，所述阴极室与所述阳极室都为立方体结构。作为优选，所述阴极固定板与所述阳极固定板都为矩形环板；所述阴极极板固定在所述阴极固定板的矩形孔中；所述阳极极板固定在所述阳极固定板的矩形孔中。作为优选，所述阴极极板连接阴极接线柱，所述阴极接线柱伸出所述阴极固定板；所述阳极极板连接阳极接线柱，所述阳极接线柱伸出所述阳极固定板。作为优选，所述阴极固定板上的所述连通孔位于所述密封圈与所述阴极极板之间；所述阳极固定板上的所述连通孔位于所述密封圈与所述阳极极板之间。作为优选，所述密封圈材质为硅胶或橡胶。作为优选，所述阴极极板为石墨板或纳米钛渗碳板。作为优选，所述阳极极板的材质为石墨、钛、镍中任一种。作为优选，所述紧固组件包括：两块压紧固锁板、多根双头螺栓，两块所述压紧固锁板将所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、阳极室夹持在中间；所述压紧固锁板在对应所述阴极室或所述阳极室之外的位置开设螺栓通孔，所述双头螺栓穿过所述螺栓通孔后夹紧两块所述压紧固锁板，使所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室固定在一起。作为优选，所述双头螺栓的数量为8个，对应的8个所述螺栓通孔分别位于所述压紧固锁板的四角及四边中心位置。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过设置由阴极室、阴极极板、阴极固定板、质子交换膜、交换膜固定板、阳极极板、阳极固定板及阳极室组成的组装式生物电化学反应装置，解决了现有电化学装置的极板难于固定，极板与极板间的相对面积较小的技术问题，实现了结构可自由组装，多种尺寸自由搭配，极板便于固定，且极板间相对面积大的技术效果。附图说明图1为本申请实施例提供的组装式生物电化学反应装置的结构示意图；图2为图1中A-A向的剖视示意图；图3为本申请实施例提供的阴极电极或阳极电极的剖视图；图4为本申请实施例提供的质子交换膜、交换膜固定板装配时的剖视图。(附图中各标号代表的部件依次为：1双头螺栓、2参比电极口、3阴极室排气口、4阴极极板、5阳极极板、6阳极室排气口、7阳极室、8密封圈、9质子交换膜、10连通孔、11曝气口、12阴极室、14阴极接线柱、15压紧固锁板、16阴极固定板、19交换膜固定板)具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。参见附图1～4，本申请所提供的一种组装式生物电化学反应装置，包括：阴极室12、阴极极板4、阴极固定板16、质子交换膜9、交换膜固定板19、阳极极板5、阳极固定板及阳极室7，阴极室12的右端敞口，顶部设置参比电极口2和阴极室排气口3，底部设置曝气口11；阴极极板4设置在阴极固定板16中；质子交换膜9设置在交换膜固定板19中；阳极极板5设置在阳极固定板中；阳极室7的左端敞口，顶部设置阳极室排气口6。阴极室12、阴极固定板16、交换膜固定板19、阳极固定板、阳极室7从左至右顺序排布并通过紧固组件压紧固定；阴极固定板16及阳极固定板都设置横向贯通的连通孔10。阴极室12、阴极固定板16、交换膜固定板19、阳极固定板、阳极室7相互之间的接触部位都设置密封圈8。进一步的，阴极室12与阳极室7都为立方体结构。阴极固定板16与阳极固定板都为矩形环板；阴极极板4固定在阴极固定板16的矩形孔中；阳极极板5固定在阳极固定板的矩形孔中。进一步的，阴极极板4连接阴极接线柱14，阴极接线柱14伸出阴极固定板16；阳极极板5连接阳极接线柱，阳极接线柱伸出阳极固定板。阴极固定板16上的连通孔10位于密封圈8与阴极极板4之间；阳极固定板上的连通孔10位于密封圈8与阳极极板5之间。密封圈8材质为硅胶或橡胶。进一步的，阴极极板4为石墨板或纳米钛渗碳板。阳极极板5的材质为石墨、钛、镍中任一种。进一步的，紧固组件包括：两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组装式生物电化学反应装置，其特征在于，包括：阴极室、阴极极板、阴极固定板、质子交换膜、交换膜固定板、阳极极板、阳极固定板及阳极室，/n所述阴极室的右端敞口，顶部设置参比电极口和阴极室排气口，底部设置曝气口；/n所述阴极极板设置在所述阴极固定板中；/n所述质子交换膜设置在所述交换膜固定板中；/n所述阳极极板设置在所述阳极固定板中；/n所述阳极室的左端敞口，顶部设置阳极室排气口；/n所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室从左至右顺序排布并通过紧固组件压紧固定；/n所述阴极固定板及所述阳极固定板都设置横向贯通的连通孔；/n所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室相互之间的接触部位都设置密封圈。/n

【技术特征摘要】
1.一种组装式生物电化学反应装置，其特征在于，包括：阴极室、阴极极板、阴极固定板、质子交换膜、交换膜固定板、阳极极板、阳极固定板及阳极室，
所述阴极室的右端敞口，顶部设置参比电极口和阴极室排气口，底部设置曝气口；
所述阴极极板设置在所述阴极固定板中；
所述质子交换膜设置在所述交换膜固定板中；
所述阳极极板设置在所述阳极固定板中；
所述阳极室的左端敞口，顶部设置阳极室排气口；
所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室从左至右顺序排布并通过紧固组件压紧固定；
所述阴极固定板及所述阳极固定板都设置横向贯通的连通孔；
所述阴极室、所述阴极固定板、所述交换膜固定板、所述阳极固定板、所述阳极室相互之间的接触部位都设置密封圈。


2.如权利要求1所述的组装式生物电化学反应装置，其特征在于，所述阴极室与所述阳极室都为立方体结构。


3.如权利要求1所述的组装式生物电化学反应装置，其特征在于，所述阴极固定板与所述阳极固定板都为矩形环板；所述阴极极板固定在所述阴极固定板的矩形孔中；所述阳极极板固定在所述阳极固定板的矩形孔中。


4.如权利要求1所述的组装式生物电化学反应装置，其特征在于，所述阴极极板连接阴极接线柱，所述阴极接线柱伸出所述阴极固定板；所述阳极极板连接阳极接线柱，所述阳极接...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宁，殷梦澜，廖梦根，叶涵，邓健敏，沈权力，蒋杉，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42