受疫情影響，盡管世界還面臨不穩(wěn)定、不確定因素，但全球能源轉(zhuǎn)型力度不減，推進(jìn)綠色低碳的趨勢(shì)沒(méi)有改變。據(jù)報(bào)道，多個(gè)國(guó)家和組織已提出綠色復(fù)蘇相關(guān)計(jì)劃與倡議，以綠色發(fā)展力促進(jìn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。

    環(huán)境污染和能源短缺是當(dāng)今世界面臨的兩大難題。其中，廢水治理又是環(huán)境治理中的重要一環(huán)。傳統(tǒng)污水處理以去除污染物作為目的，卻忽略了水中污染物所蘊(yùn)含的化學(xué)能源。

    一些難降解的有機(jī)污染物所蘊(yùn)含的能量比一些易生物降解的有機(jī)物還要高。據(jù)調(diào)查，每年因有機(jī)生物廢棄物排放造成的能量損耗可達(dá)到全球總量的三分之一。因此，研發(fā)一種能夠回收污水中化學(xué)能的清潔去污技術(shù)對(duì)于資源和能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

    關(guān)鍵詞：光催化燃料電池

    順應(yīng)時(shí)代的所需，光催化燃料電池(PFC)應(yīng)運(yùn)而生。太陽(yáng)能是一種眾所周知的新能源，它具有清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)。以半導(dǎo)體光催化劑為基礎(chǔ)的光催化廢水燃料電池體系充分利用太陽(yáng)能和污染物的化學(xué)能產(chǎn)生電能。

TiO2光催化降解污染物的反應(yīng)機(jī)理

    該技術(shù)無(wú)需其它電子受體進(jìn)行操作，氧化能力強(qiáng)，同時(shí)無(wú)二次污染，可以將水中包含的有機(jī)污染物完全降解成水或二氧化碳等，把無(wú)機(jī)污染物還原成無(wú)害物。

    光催化燃料電池是一個(gè)耦合了物質(zhì)傳輸以及光/電/化學(xué)反應(yīng)的的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及到光、反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸，如光照強(qiáng)度、甲醇濃度、電解液流速等影響因素。這些都與電池結(jié)構(gòu)和光陽(yáng)極的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，影響電池性能。

    光催化燃料電池性能研究

    某實(shí)驗(yàn)研究光催化燃料電池在光照條件下降解廢水同時(shí)產(chǎn)電的性能。電池為連續(xù)進(jìn)液，在控制電解液恒定流速以及不同流速情況下測(cè)試光催化燃料電池的性能，并得到電解液流速對(duì)電池產(chǎn)電性能和降解廢水性能的影響規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)實(shí)景及原理圖

    研究過(guò)程中采用蘭格LSP02-1B實(shí)驗(yàn)室注射泵往光催化燃料電池陰陽(yáng)極腔室中以相同的特定流速分別通入電解液，從而得到電解液流速對(duì)光催化燃料電池性能的影響規(guī)律以及確定一個(gè)最佳的流速值,使得電池性能達(dá)到最佳。

    電解液在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，實(shí)驗(yàn)表明其流速不宜過(guò)高或過(guò)低，而微量注射泵作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，提供穩(wěn)定的電解液流速，是光催化廢水燃料電池獲得高性能的保證。

    近年來(lái)，國(guó)家相繼推出政策助力推進(jìn)清潔能源發(fā)展，大力引導(dǎo)水能、光伏行業(yè)等綠色能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。半導(dǎo)體光催化技術(shù)已成為廢水處理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，光催化廢水燃料電池體系充分利用污水中的化學(xué)能產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)了在降解污水的同時(shí)回收能源的目的，具備巨大的應(yīng)用前景。