一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法技术

本发明专利技术提供了一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法，该电池包括：阳极机构，包括阳极分流板、阳极以及阳极电解液室，阳极分流板与阳极电解液室连通；阴极机构，包括阴极分流板、阴极、气体腔室以及阴极电解液室，阴极分流板上开设有阴极电解液通道和气体通道，阴极分流板与阴极电解液室连通，阴极分流板通过气体通道与气体腔室连通，气体腔室与阴极连通；隔膜；本发明专利技术的烟气脱硫协同产酸碱的方法，亚硫酸根、硫离子在阳极表面发生氧化反应生成硫酸根同时产氢离子，氧气分子在阴极表面发生氧还原反应产生氢氧根，两者可以构成原电池向外放出电能，阳极产生硫酸可资源化利用，阴极产碱循环利用，可实现百分之百地硫元素资源化和循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法
本专利技术涉及电化学工程应用
，尤其涉及一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法。
技术介绍
二氧化硫(SO2)是酸雨的主要成因之一，也是雾霾天气的主要成因之一。我国是燃煤大国，SO2一直是我国大气污染防治的重点关注对象。目前，主流的脱硫工艺是湿式石灰石-石膏法，该工艺虽然解决了大气中SO2污染问题，但是却产生了大量的脱硫石膏，带来了新的环境污染问题。而且该工艺系统占地面积较大，管道易结垢、堵塞，对设备、管道的磨损大，需要定时清理和维修，一次性建设投资费用较高。相较于湿式石灰石-石膏法，钠碱法脱硫技术成熟，传质速率快，吸收速率、脱硫率高，无废水排放，吸收过程中无结垢、堵塞等现象，无二次污染。但是钠碱法使用成本较高的氢氧化钠作为原料，脱硫成本较高。因此，开发低成本的碱制备工艺对于钠碱法脱硫至关重要。基于，目前的脱硫工艺存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。第一方面，本专利技术提供了一种脱硫燃料电池，包括：阳极机构，其包括阳极分流板、阳极以及阳极电解液室，所述阳极位于所述阳极分流板以及所述阳极电解液室之间，所述阳极分流板上开设有阳极电解液通道，所述阳极分流板通过所述阳极电解液通道与所述阳极电解液室连通；阴极机构，其包括阴极分流板、阴极、气体腔室以及阴极电解液室，所述阴极位于所述气体腔室和所述阴极电解液室之间，所述气体腔室位于所述阴极分流板和所述阴极之间，所述阴极分流板上开设有阴极电解液通道和气体通道，所述阴极分流板通过阴极电解液通道与所述阴极电解液室连通，所述阴极分流板通过气体通道与所述气体腔室连通，所述气体腔室与所述阴极连通；隔膜，其位于所述阳极电解液室与所述阴极电解液室之间。可选的，所述的脱硫燃料电池，还包括阳极集流体和阴极集流体，所述阳极集流体一侧与阳极分流板贴合、另一侧与所述阳极贴合，所述阳极分流板通过所述阳极电解液通道经阳极集流体与所述阳极电解液室连通；所述阴极集流体一侧与所述气体腔室贴合、另一侧与所述阴极相贴合，所述阴极集流体上对应气体腔室处为镂空，所述气体腔室经阴极集流体与所述阴极连通，所述阴极分流板通过所述阴极电解液通道经所述阴极集流体与所述阴极电解液室连通。可选的，所述的所述的脱硫燃料电池，所述隔膜为阳离子交换膜或阴离子交换膜。可选的，所述的所述的脱硫燃料电池，所述阳极包括阳极基底以及负载在阳极基底上的阳极催化剂，所述阳极催化剂包括铂及其合金、金及其合金、钴及其合金、钒及其合金、铜及其合金、铁及其合金、碳基催化剂中的一种。可选的，所述的所述的脱硫燃料电池，所述阴极包括阴极基底以及负载在阴极基底上的阴极催化剂，所述阴极催化剂包括铂及其合金、金及其合金、钴及其合金、镍及其合金、锰及其合金、碳基催化剂中的一种。可选的，所述的所述的脱硫燃料电池，所述阳极电解液室、所述阴极电解液室均采用多孔泡沫结构材料制备而成。可选的，所述的脱硫燃料电池，贴合在所述阴极分流板的所述气体腔室可以集合到所述阴极分流板上，即在所述阴极分流板上直接开设气体腔室。可以理解的，通过所述阳极机构和所述阴极机构的排列组合可以实现更复杂的串联和并联结构的电池组结构。第二方面，本专利技术还提供了一种烟气脱硫协同产酸碱的方法，包括以下步骤：使用碱液吸收烟气中的二氧化硫、硫化氢气体，得到含有亚硫酸盐和硫化物的溶液；将含有亚硫酸盐和硫化物的溶液加入至权利要求1～6任一所述的脱硫燃料电池的阳极电解液通道；可选的，所述的脱硫燃料电池的阴极电解液通道加入水或碱液，同时向气体通道中通入空气或氧气；将所述的脱硫燃料电池的阴极和阳极导通使脱硫燃料电池自放电或对脱硫燃料电池施加外电压，经电化学反应制备酸碱。可选的，所述的烟气脱硫协同产酸碱的方法，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。可选的，所述的烟气脱硫协同产酸碱的方法，使用碱液吸收烟气中的二氧化硫、硫化氢气体，其中碱液的pH为11～14；向所述的脱硫燃料电池的阴极电解液通道加入水或碱液，其中碱液的pH为7～14。可选的，所述的烟气脱硫协同产酸碱的方法，加入的含有亚硫酸盐和硫化物的溶液的温度为5～80℃，加入水或碱液的温度为5～80℃。本专利技术的一种脱硫燃料电池及烟气脱硫协同产酸碱的方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的脱硫燃料电池，能实现亚硫酸盐-空气燃料电池稳定自放电，为SO2变废为宝提供了更多出路；(2)本专利技术的烟气脱硫协同产酸碱的方法，亚硫酸根、硫离子在阳极表面发生氧化反应生成硫酸根同时产氢离子，氧气分子在阴极表面发生氧还原反应产生氢氧根，两者可以构成原电池向外放出电能，阳极产生硫酸可资源化利用，阴极产碱循环利用，可实现百分之百地硫元素资源化和循环使用，脱硫传质速率快，吸收速率、脱硫率高，全过程无废水排放，无二次污染；(3)本专利技术的烟气脱硫协同产酸碱的方法，可以无成本再生酸碱；即使是外加电压加快反应，产碱成本仍然低于烧碱等药剂价格。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的脱硫燃料电池的结构示意图；图2为本专利技术的脱硫燃料电池的多孔泡沫结构示意图；图3为本专利技术的实施例1～3中烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料电池放电曲线图；图4为本专利技术的实施例1和实施例4中烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料电池放电曲线图；图5为本专利技术的实施例5中的烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料电池放电曲线图；图6为本专利技术的实施例6中的烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料电池恒电流工作电位-时间曲线图；图7为本专利技术的实施例1、实施例7、实施例8、实施例9中的烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料的电流-电位曲线图；图8为本专利技术的实施例10、实施例11中的的烟气脱硫协同产酸碱的方法中脱硫燃料的电流-电位曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。一种脱硫燃料电池，如图1所示，包括：阳极机构，其包括阳极分流板1、阳极3以及阳极电解液室4，阳极3位于阳极分流板1以及阳极电解液室4之间，阳极分流板1上开设有阳极电解液通道11，阳极分流板1通过阳极电解液通道11与阳极电解液室4连通；阴极机构，其包括阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱硫燃料电池，其特征在于，包括：/n阳极机构，其包括阳极分流板、阳极以及阳极电解液室，所述阳极位于所述阳极分流板以及所述阳极电解液室之间，所述阳极分流板上开设有阳极电解液通道，所述阳极分流板通过所述阳极电解液通道与所述阳极电解液室连通；/n阴极机构，其包括阴极分流板、阴极、气体腔室以及阴极电解液室，所述阴极位于所述气体腔室和所述阴极电解液室之间，所述气体腔室位于所述阴极分流板和所述阴极之间，所述阴极分流板上开设有阴极电解液通道和气体通道，所述阴极分流板通过阴极电解液通道与所述阴极电解液室连通，所述阴极分流板通过气体通道与所述气体腔室连通，所述气体腔室与所述阴极连通；/n隔膜，其位于所述阳极电解液室与所述阴极电解液室之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种脱硫燃料电池，其特征在于，包括：
阳极机构，其包括阳极分流板、阳极以及阳极电解液室，所述阳极位于所述阳极分流板以及所述阳极电解液室之间，所述阳极分流板上开设有阳极电解液通道，所述阳极分流板通过所述阳极电解液通道与所述阳极电解液室连通；
阴极机构，其包括阴极分流板、阴极、气体腔室以及阴极电解液室，所述阴极位于所述气体腔室和所述阴极电解液室之间，所述气体腔室位于所述阴极分流板和所述阴极之间，所述阴极分流板上开设有阴极电解液通道和气体通道，所述阴极分流板通过阴极电解液通道与所述阴极电解液室连通，所述阴极分流板通过气体通道与所述气体腔室连通，所述气体腔室与所述阴极连通；
隔膜，其位于所述阳极电解液室与所述阴极电解液室之间。


2.如权利要求1所述的脱硫燃料电池，其特征在于，还包括阳极集流体和阴极集流体，所述阳极集流体一侧与阳极分流板贴合、另一侧与所述阳极贴合，所述阳极分流板通过所述阳极电解液通道经阳极集流体与所述阳极电解液室连通；
所述阴极集流体一侧与所述气体腔室贴合、另一侧与所述阴极相贴合，所述阴极集流体上对应气体腔室处为镂空，所述气体腔室经阴极集流体与所述阴极连通，所述阴极分流板通过所述阴极电解液通道经所述阴极集流体与所述阴极电解液室连通。


3.如权利要求1所述的脱硫燃料电池，其特征在于，所述隔膜为阳离子交换膜或阴离子交换膜。


4.如权利要求1所述的脱硫燃料电池，其特征在于，所述阳极包括阳极基底以及负载在阳极基底上的阳极催化剂，所述阳极催化剂包括铂及其合金、金及其合金、钴及其合金、钒及其合金、铜及其合金、铁及其合金、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，韦聚才，古月圆，吴怀德，
申请(专利权)人：湖北华德莱节能减排科技有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42