光热协同液流燃料电池

废水中直接高功率产电

该燃料电池利用光热协同效应，在低温下将抗生素废水直接、高效地转化为电能，性能远超微生物和光催化燃料电池。

Hao, Yang · 俎喜红 · Jinxin, Lin · Mengnuo, Wu · Liheng, Chen · Xiaobin, Jiang · Zixin, Xie · Tongxin, Ye · Dongjie, Yang · 邱学青 · 陈理恒

Applied Energy 2023

具体参数

最大功率密度

{'zh': '98.2', 'en': '98.2'} mW cm⁻²

功率密度提升倍数（相对于光催化燃料电池）

{'zh': '270', 'en': '270'}

稳定放电时长

{'zh': '>2.5', 'en': '>2.5'} h

驱动小风扇

{'zh': '1.5', 'en': '1.5'} V

光热降解所需波长范围

{'zh': '<733', 'en': '<733'} nm

头孢呋辛钠完全降解

{'zh': '100', 'en': '100'} %

技术优势

功率密度远超同类

最大功率密度是现有微生物燃料电池的545倍，光催化燃料电池的270倍，从微瓦级跃升至毫瓦级。

高电流下稳定运行

能在2 A cm⁻²的高电流密度下持续放电超过2.5小时，满足实际器件驱动需求。

完全降解抗生素

头孢呋辛钠模型废水经处理后，可彻底降解为无毒小分子，无二次污染。

低温光热降解

通过FeCl₃与抗生素络合降低HOMO-LUMO能隙，使得可见和紫外光即可激发降解，无需高温高压。

应用场景

• 废水处理与能源化：将高浓度抗生素废水作为燃料直接产电，替代高耗能生物处理工艺。
• 光热催化：利用光热协同效应低能降解抗生素，避免了传统光催化效率低的瓶颈。
• 清洁电力：从废水化学能中高效提取清洁电力，实现废物的高值化利用。