电化学技术与环境保护.pdf

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1、化工进展2003年第22卷第4期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS!"!!!!!!!"进!展与述评!电化学技术与环境保护"!!!!!!!"!侯峰岩王为（天津大学化工学院，天津300072）摘要综述了电化学清洁能源体系、电化学清洁工艺、污染物的去除与回收以及电化学传感器的应用与进展，着重评述了旨在提高电化学技术对环境保护能力的电化学工艺及装置的研究状况与发展方向，分析了各类化学电源、电化学传感器的性能及应用前景。关键词电化学技术，环境保护，化学电源，清洁工艺，电化学装置，电化学传感器中图分类号X505，TG15文献标识码A文章编号100

2、0-6613（2003）05-0471-06环境保护是人们十分关心的问题。电化学技术经济、安全的优点。在经历了100多年的发展后，在环境保护技术开发中发挥着极其重要的作化学电源已被广泛应用于航空航天、机动车辆、大用［1!6］。其在环境保护过程中所体现出的优越性型电站、移动通讯、家用电器等领域。因此，化学主要为以下几点。电源为保护环境、减轻污染治理的压力做出了重大（1）环境兼容性高电化学技术中使用清洁、贡献。有效的电子作为强氧化还原试剂，是一种基本对环化学电源按活性物质的保存方式可分为3种主要境无污染的“绿色”生产技术。由于界面电场中存类型：一次电池、二次电池（蓄电池）和燃料电

3、池。在着极高的电位梯度，电极相当于异相反应的催化由于一次电池不易回收，随着环保和节约地球剂，因而减少了有可能因加催化剂而带来的环境污有限资源的要求，近年来人们将研究重点置于二次染。同时电化学过程有较高的选择性，可防止副产电池和燃料电池的研究，原有的一次电池也向二次电池转换［7］。物的生成，减少污染物。（2）多功能性电化学过程具有直接或间接氧铅酸蓄电池是人们长期使用的传统二次电池，化与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功目前它虽然有比能低、充电速度慢、寿命不长的缺能，能处理微升到1>106L的气、液体和固体污染物。点，但它的成本低廉，人们正在对铅酸蓄电池的改（3）能量高利用率

4、与其他一些过程相比，电进做深入研究。同时，新型蓄电池已得到快速发化学过程可在较低温度下进行。它不受卡诺循环的展，新型蓄电池向着比功率、比能大、寿命长、安限制，能量利用率高。通过控制电位、合理设计电全、成本低的方向发展。例如Cd／Ni电池、MH／极与电解池，减小能量损失。Ni电池、Na／S电池、Li／Ion电池、Li／Polymer电池、Zn／空气电池等［6，8!13］。各种电池体系的性能（4）经济实用设备、操作简单，费用低。电化学技术对于环境保护的贡献是多方面的，见表1。本文作者从电化学技术对环境污染的防范、对环境表!各电池体系的性能污染的治理和对环境监测的角度做全面综述。比

5、能峰值比功率循环寿命电极／kJ·kg-1／W·kg-1／hPb／PbO2108!144150!300100!10001电化学技术与环境污染防范Cd／NiOOH18080!150#1000MH／NiOOH216!288200750!"!化学电源Zn／空气360!432150$300化学电源是按电化学方式直接将化学能转化为Na／S360230#760电能的一种装置。人类转化能量的传统方式是热机Na／NiCl22881301200Li／Polymer540400$100过程，然而热机过程受卡诺循环的限制，不但能量LiAl／FeS2648!720#2001000转化效率低造成能源浪费

6、，而且产生大量的粉尘、Li／Ion288!324200!300400!1200二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物等有害物质以及噪声，造成大气、水质、土壤等污染，是环境保收稿日期2002-09-17；修改稿日期2003-02-24。护所要解决的重要部分。第一作者简介侯峰岩（1976—），男，博士生。电话022-与热机过程相比，化学电源具有高效、清洁、27402895；E-mailhfycf"sina.com。·471·化工进展2003年第22卷表!各燃料电池性能电池类型AFCPEMFCPAFCMCFCSOFC阳极Pt／NiPt／CPt／CNi／AlNi／ZIO2阴极Pt／AgPt

7、／CPt／CLi／NiOSI／LaMnO3电解质KOH、NaOH全氟磺酸膜H或Li氧化钇、稳定的氧化锆3PO4K2CO32CO3燃料纯氢纯氢重整气净化煤气净化煤气净化重整气重整气天然气天然气工作温度／C室温!200室温!100100!200600!700800!1000启动时间几分钟!5s几分钟"10min"10min规模／kW1!1001!3001!2000250!20001!100寿命水平／h1000010000015000130007000应用方向航天飞机短期飞船电动汽车、军用潜艇、洁净电站洁净电