本發(fā)明涉及校園空氣調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自發(fā)電的教室用空氣加濕凈化裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化程度越來越高。與此同時，我們的環(huán)境污染也隨之加重，最明顯的變化就是我們空氣質(zhì)量日趨惡化，粉塵污染和霧霾不斷困擾著我們。室外的空氣質(zhì)量惡化的同時，我們的室內(nèi)空氣質(zhì)量也不容樂觀，特別是現(xiàn)在的室內(nèi)裝修越來越華麗，通常存在過度裝修的情況。教室的環(huán)境比較封閉，教室內(nèi)學(xué)生較多，如果是使用傳統(tǒng)的粉筆進(jìn)行教學(xué)，加上學(xué)生的頻繁活動，容易導(dǎo)致教室內(nèi)的粉塵長時間漂浮在教室狹窄的空間內(nèi)?，F(xiàn)有的空氣凈化器功率都比較小，凈化的區(qū)域有限，也無法應(yīng)付由于頻繁使用粉筆造成的二次漂浮粉塵。由于教室的空氣每天均需要長時間調(diào)節(jié)，一般的裝置需要消耗較多的電能，造成能源浪費(fèi)，同時也會增加學(xué)校的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種自發(fā)電的教室用空氣加濕凈化裝置，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種自發(fā)電的教室用空氣加濕凈化裝置，包括中央控制器、供電裝置、監(jiān)控裝置、加濕裝置和過濾模塊；所述供電裝置、監(jiān)控裝置、加濕裝置和過濾模塊均與中央控制器電聯(lián)接；所述監(jiān)控裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器；所述溫度傳感器和濕度傳感器均與加濕裝置連接，所述空氣質(zhì)量傳感器與過濾模塊連接；所述中央控制器還包括LED顯示屏和控制面板。

優(yōu)選地，所述加濕裝置包括水箱和霧化噴頭，霧化加濕噴頭包括進(jìn)水口和出水口，所述水箱設(shè)置有進(jìn)水開關(guān)，所述水箱內(nèi)部設(shè)置有高壓水泵，高壓水泵通過管路與所述霧化噴頭連接；所述水箱設(shè)置2-4個，所述霧化噴頭數(shù)量為4-10個，所述霧化噴頭通過固件分散固定在教室內(nèi)。

優(yōu)選地，所述過濾模塊包括箱體，還包括單片機(jī)，進(jìn)氣泵，出氣泵，鼓風(fēng)機(jī)，過濾層組，所述箱體頂部設(shè)置有開口，開口設(shè)置有箱蓋；所述箱體底部設(shè)置有品字形排列的3個萬向輪；所述進(jìn)氣泵設(shè)置在箱體頂部外側(cè)；所述出氣泵和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在箱體底部外側(cè)，鼓風(fēng)機(jī)和出氣泵相連接；所述過濾層組可拆卸；所述控制器和進(jìn)氣泵，出氣泵，鼓風(fēng)機(jī)，過濾層；所述進(jìn)氣泵為電動控制，所述出氣泵為電動控制；所述過濾層組為3～5個過濾網(wǎng)，包括一個或多個海綿過濾網(wǎng)，包括一個或多個，包括一個或多個活性炭過濾網(wǎng)和微孔膜過濾網(wǎng)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明利用微生物太陽能電池作為能源的來源，節(jié)約能源，減少學(xué)校的成本開支。

2、本發(fā)明同時設(shè)置了凈化裝置和加濕裝置，同時設(shè)置與其連接的多個傳感器，可以實(shí)時調(diào)節(jié)教室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量以及空氣濕度。

3、本發(fā)明的供電來源是微生物太陽能電池，白天有太陽時候可以直接使用，晚上沒有陽光，但電池中的微生物模塊可以繼續(xù)工作，所以晚上該裝置也可以正常工作。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，占用室內(nèi)面積小，且購買成本低，使用過程基本是0花費(fèi)，適合在廣大中小學(xué)中推廣使用。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是微生物太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，30-陰極，40-電解質(zhì)，50-光陽極，51-微生物陽極，52-隔熱層，53-防紫外層，60-陽極控制開關(guān)。

圖3是微生物太陽能電池的陰極結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

一種自發(fā)電的教室用空氣加濕凈化裝置，包括中央控制器、供電裝置、監(jiān)控裝置、加濕裝置和過濾模塊；所述供電裝置、監(jiān)控裝置、加濕裝置和過濾模塊均與中央控制器電聯(lián)接；所述監(jiān)控裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器；所述溫度傳感器和濕度傳感器均與加濕裝置連接，所述空氣質(zhì)量傳感器與過濾模塊連接；所述中央控制器還包括LED顯示屏和控制面板。

優(yōu)選地，所述加濕裝置包括水箱和霧化噴頭，霧化加濕噴頭包括進(jìn)水口和出水口，所述水箱設(shè)置有進(jìn)水開關(guān)，所述水箱內(nèi)部設(shè)置有高壓水泵，高壓水泵通過管路與所述霧化噴頭連接；所述水箱設(shè)置2-4個，所述霧化噴頭數(shù)量為4-10個，所述霧化噴頭通過固件分散固定在教室內(nèi)。

優(yōu)選地，所述過濾模塊包括箱體，還包括單片機(jī)，進(jìn)氣泵，出氣泵，鼓風(fēng)機(jī)，過濾層組，所述箱體頂部設(shè)置有開口，開口設(shè)置有箱蓋；所述進(jìn)氣泵設(shè)置在箱體頂部外側(cè)；所述出氣泵和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在箱體底部外側(cè)，鼓風(fēng)機(jī)和出氣泵相連接；所述過濾層組可拆卸；所述控制器和進(jìn)氣泵，出氣泵，鼓風(fēng)機(jī)，過濾層；所述進(jìn)氣泵為電動控制，所述出氣泵為電動控制；所述過濾層組為3～5個過濾網(wǎng)，包括一個或多個海綿過濾網(wǎng)，包括一個或多個，包括一個或多個活性炭過濾網(wǎng)和微孔膜過濾網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述供電裝置包括支架、微生物太陽能發(fā)電板、逆變器以及蓄電裝置，所述微生物太陽能發(fā)電板設(shè)置在所述支架上，所述微生物太陽能發(fā)電板與逆變器及蓄電裝置連接，所述蓄電裝置與中央控制器連接，所述微生物太陽能電池板是由微生物太陽能電池構(gòu)成。

以下將詳細(xì)介紹以上所述的微生物太陽能電池的組成結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一部分，該微生物太陽能電池能夠提供電能，所述太陽能電池為染料敏化太陽能電池，具有制作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在各種光照下，染料敏化劑均能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，并且該太陽能電池工作溫度范圍較寬，適應(yīng)性強(qiáng)。

如圖2所示，該微生物太陽能電池基于染料敏化太陽能電池，同時增加微生物陽極部分，作為優(yōu)選實(shí)施例，該微生物太陽能電池包括陰極、與陰極對置的陽極和保持在兩極之間的電介質(zhì)層，所述陽極包括光陽極和微生物陽極，光陽極和微生物陽極均與陽極控制開關(guān)的一端連接，陽極控制開關(guān)另一端與陰極連接。

微生物陽極產(chǎn)生電流的原理：微生物陽極中的產(chǎn)電微生物在厭氧條件下將有機(jī)物或無機(jī)物氧化為代謝產(chǎn)物，同時產(chǎn)生質(zhì)子和電子，電子傳遞到電極表面，再經(jīng)外電路傳導(dǎo)到陰極，同時質(zhì)子通過陽離子交換膜遷移到陰極。在陰極中，電子受體得到電子被還原，陽極室中產(chǎn)生的電子被不斷傳遞、消耗，從而形成閉合回路產(chǎn)生持續(xù)電流，實(shí)現(xiàn)了消耗有機(jī)質(zhì)的同時產(chǎn)生電流。

所述微生物陽極是一個中空腔體，腔體四周設(shè)有氣孔，腔體設(shè)置有進(jìn)液口和出液孔，由于該中空腔體是微生物的載體，所述該中空腔體底部內(nèi)置有一層生物膜，該生物膜有利于微生物均勻排列生長。

所述光陽極和微生物陽極均與陰極連通，但是白天有陽光時候，只需要光陽極工作產(chǎn)生的電流就足夠本設(shè)置需要；白天時候微生物陽極中的微生物也需要在陽光下進(jìn)行自養(yǎng)合成生長所需有機(jī)物，即微生物陽極只在晚上或者沒有陽光時候工作。

優(yōu)選地，在兩個陽極之間設(shè)置陽極控制開關(guān)，所述陽極控制開關(guān)是一個定時開關(guān)，可以根據(jù)季節(jié)變化和日落日出控制兩個陽極的各自工作時段。

優(yōu)選地，所述微生物陽極中的微生物為光能自養(yǎng)微生物。

更優(yōu)選地，所述光能自養(yǎng)微生物為光合細(xì)菌，所述光合細(xì)菌為紫硫細(xì)菌、紅硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、真核藻或原核藻中的一種或者多種。

由于光合微生物具有一定的最適生長溫度，如果溫度過高或者太低，都不利于微生物生長。為了提供微生物一個較適合的生長環(huán)境，本裝置設(shè)置一個遮陰降溫模塊。

優(yōu)選地，所述微生物陽極遠(yuǎn)離電介質(zhì)層設(shè)置有隔熱層，所述隔熱層為玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽制成?；蛘哌x自氣凝膠氈、真空板等。

優(yōu)選地，所述光陽極由接近電解質(zhì)層由近及遠(yuǎn)的順序，該光陽極包括光陽極膜和透明基板，所述光陽極膜可以為承載有敏化染料的半導(dǎo)體多孔膜，所述承載有敏化染料的半導(dǎo)體多孔膜中半導(dǎo)體材料可以為TiO₂、In₂O₃；所述透明基板可以為FTO導(dǎo)電玻璃。

優(yōu)選地，所述電解質(zhì)層為溶解有氧化還原系統(tǒng)的電解液，其中該氧化還原系統(tǒng)引起至少一種可逆的氧化還原狀態(tài)變化，例如，氧化還原對可以是I^-/I₃^-、Br^-/Br₂等鹵素類、銅(I)離子/銅(II)離子等。

所述陰極主要是用來收集電子，此外，陰極還起到催化作用，以加速電解質(zhì)層中碘離子與陰極之間的電子交換，這就需要對陰極進(jìn)行修飾，以提高其催化性能。由于鉑是常用的催化劑，其成為一種常用的染料敏化太陽能電池陰極材料，但是由于鉑金屬為一種貴金屬，采用鉑金屬成本較高，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們正在尋找性能更高、更穩(wěn)定、制作成本更低的可替代材料。

圖3為本發(fā)明所述微生物太陽能電池陰極的一個示例的結(jié)構(gòu)示意圖，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明所述的陰極為一種復(fù)合陰極，具體包括：陰極基板21、形成于所述陰極基板21上的氧化銅納米棒薄膜、和填充于所述氧化銅納米棒薄膜上的氮化鈦納米顆粒薄膜23。

所述陰極基板21可為銅箔、銅板或者其合金。

由于氧化銅是一種窄禁帶半導(dǎo)體材料，其具有良好的光電和催化性能，并且成本低廉，是一種優(yōu)良的陰極替換材料；氮化鈦具有類似貴金屬的電子結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)良好的催化性能，同時，氮化鈦具有良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性能，能夠有效防止電解質(zhì)層中電解液對于陰極材料的腐蝕，以延長陰極的使用壽命。

本發(fā)明的陰極采用氧化銅納米棒薄膜結(jié)合氮化鈦納米顆粒薄膜，該氮化鈦納米顆粒能夠有效填充于氧化銅納米棒之間的孔隙，有效提高了陰極的表面積，同時能夠有效減小氧化銅納米棒之間的阻抗，提高導(dǎo)電性，這對于該太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率的提高具有積極意義；從電解液的腐蝕方面，該氮化鈦納米顆粒薄膜能夠有效阻滯電解液對于氧化銅納米棒的腐蝕。

作為一種更優(yōu)選地實(shí)施例，接下來將介紹陰極的制備過程，包括以下步驟：

S1.裁剪合適大小的銅箔作為陰極基板21，經(jīng)過鹽酸清洗，然后將銅箔放入pH為12.5的氨水和氫氧化鈉的水溶液中，20天后在銅箔表面生成氧化銅納米棒，用去離子水沖洗后晾干，在銅箔表面得到氧化銅納米棒薄膜22；

S2.取納米二氧化鈦顆粒和碳黑混合，其中兩者物質(zhì)的量之比為7:1，然后將該混合物與適量蒸餾水混合，超聲處理2h，得到分散良好的二氧化鈦膠體，然后利用刮涂法將二氧化鈦膠體涂覆在上步生長有氧化銅納米棒薄膜的銅箔表面，二氧化鈦膠體厚度為30μm；

S3.經(jīng)過干燥后，將該銅箔置于通有流動氨氣的管式爐中，在溫度為850攝氏度的條件下氮化5h，得到氮化鈦納米顆粒薄膜23，進(jìn)而得到陰極。

為了避免陽光中的紫外線對電池中的燃料破壞，在所述陽極遠(yuǎn)離電解質(zhì)層一側(cè)設(shè)有防紫外線層。

所述防紫外線層設(shè)在光電極表面，具體為具有防紫外線功能的玻璃，其對可見光透過率為89％，波長為320nm的光線透過率為0％，波長為350nm的光線透過率為30％，能夠有效防止陽光中紫外線對于所述太陽能電池中染料的破壞作用，從而延長該太陽能電池的使用壽命。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。