霧化式光催化分解水制氫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光催化分解水制氫裝置，特別是一種霧化式的光催化分解水制氫 裝置，屬于光催化反應(yīng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的光催化分解水制氫反應(yīng)一般都在水溶液當(dāng)中進(jìn)行，一般為：內(nèi)照射型反應(yīng) 器、側(cè)照射型反應(yīng)器以及頂部照射型反應(yīng)器，這些裝置普遍存在兩個(gè)問(wèn)題：一是反應(yīng)基本都 在水溶液當(dāng)中，當(dāng)催化劑溶度較大時(shí)，催化劑顆粒之間相互遮擋，導(dǎo)致部分催化劑顆粒制氫 效率低下，盡管人們使用磁力攪拌器等一些裝置或方法，來(lái)加快催化劑顆粒在水溶液中的 運(yùn)動(dòng)，但還是解決不了部分催化劑被遮擋的問(wèn)題；二是使用氮?dú)鈦?lái)排除水中氧氣的這種方 式，需要較長(zhǎng)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有光催化分解水制氫反應(yīng)裝置的上述缺點(diǎn)和不足，從而 提供一種可以增大催化劑顆粒受光面且可用氮?dú)飧咝コ腥芙庋醯墓獯呋纸馑?氫裝置。
[0004] 本發(fā)明的光催化分解水制氫裝置由反射蓋與空心半球組成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，空心半 球固定在箱體上，空心半球底部出口通過(guò)循環(huán)管道連接循環(huán)栗進(jìn)口，循環(huán)管道出口伸入到 反射蓋內(nèi)部，在循環(huán)管道出口接有霧化噴頭，紫外LED燈光源固定在霧化噴頭上，在反射蓋 上有氮?dú)馊肟?，在反射蓋頂部接有冷凝管，且冷凝管出口作為氣體出口，在空心半球上接有 氣壓表。
[0005] 所述反射蓋為旋轉(zhuǎn)拋物面結(jié)構(gòu)，反射蓋內(nèi)表面涂有反光涂層；
[0006] 所述霧化噴頭通過(guò)循環(huán)管道固定在反射蓋內(nèi)部，霧化噴頭的軸線與反射蓋的軸心 重合，且霧化噴頭的頂端在反射蓋的拋物面焦點(diǎn)上；
[0007] 所述紫外LED燈光源的電路通過(guò)密封處理，光源中心為圓孔，霧化噴頭穿過(guò)此圓 孔，并將光源固定在反射蓋的拋物面的焦點(diǎn)上。
[0008] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0009] 1、本發(fā)明將催化劑與水通過(guò)霧化處理，能夠有效地增加光催化活性中心，有利于 減少催化劑之間的相互影響，利于氫氣的產(chǎn)出。
[0010] 2、通過(guò)水霧形式，增大了對(duì)光的散射效果，使更多的催化顆粒受光參與反應(yīng)且可 以有效降低反應(yīng)溫度；在通入氮?dú)鈺r(shí)，可將水中的氧氣排出，并增加了對(duì)逆反應(yīng)的抑制作 用。
[0011] 3、采用紫外LED燈光源，可以隨時(shí)進(jìn)行制氫實(shí)驗(yàn)，并可在相同光源條件下做對(duì)比 實(shí)驗(yàn)；在相同濃度的催化劑和相同光源的條件下，進(jìn)行光催化分解水制氫試驗(yàn)，霧化形式光 催化分解水制氫裝置的要比傳統(tǒng)形式的效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明所述的霧化式光催化分解水制氫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明所述的循環(huán)管道出口部分的主視圖。
[0014] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0015] 1、反射蓋，2、空心半球，3、箱體，4、循環(huán)栗，5、循環(huán)管道，6、冷凝管，7、霧化噴頭，8、 紫外LED燈光源，9、氮?dú)馊肟冢?0、氣壓表。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明的霧化式光催化分解水制氫裝置由反射蓋1與空心半球2組 成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，空心半球2底部出口通過(guò)循環(huán)管道5連接循環(huán)栗4進(jìn)口，循環(huán)管道5出口 伸入到反射蓋1內(nèi)部，在循環(huán)管道5出口接有霧化噴頭7,紫外LED燈光源8固定在霧化噴 頭7上，在反射蓋1上有氮?dú)馊肟?9,在反射蓋1頂部接有冷凝管6,且冷凝管6出口作為氣 體出口，在空心半球2上接有氣壓表10。
[0018] 其中：
[0019] 所述反射蓋1為旋轉(zhuǎn)拋物面結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，反射蓋內(nèi)表面涂有反光涂層； [0020] 所述反射蓋1與空心半球2通過(guò)密封墊壓合，并通過(guò)螺絲壓緊；
[0021] 所述霧化噴頭通過(guò)循環(huán)管道5固定在反射蓋1內(nèi)部，霧化噴頭7的軸線為垂直于 水平面，且霧化噴頭7的頂端在密封蓋的拋物面的焦點(diǎn)上；
[0022] 所述紫外LED燈光源8為一圈紫外LED燈的環(huán)形陣列，陣列數(shù)為6,紫外LED燈光 源8的功率為15W，紫外LED的電路通過(guò)密封處理，紫外LED燈光源8中心為圓孔，霧化噴頭 7穿過(guò)此圓孔，并將紫外LED燈光源8固定在反射蓋1的拋物面的焦點(diǎn)上。
[0023] 將硫化鎘顆粒放入乳酸水溶液當(dāng)中，其中硫化鎘顆粒質(zhì)量為10克，硫化鎘顆粒直 徑為1~60微米，乳酸水溶液的體積濃度為10v%，體積為600毫升，溫度為室溫，并用超聲 分散催化劑，之后將反應(yīng)液放入霧化式光催化分解水制氫裝置中；先將循環(huán)栗打開(kāi)，然后通 入氮?dú)?0分鐘，將水中及容器內(nèi)的氧氣、空氣通過(guò)冷凝管排出；再緩慢關(guān)閉氮?dú)膺M(jìn)口，直到 氣壓表實(shí)數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)關(guān)閉氮?dú)膺M(jìn)口與氣體出口。打開(kāi)紫外LED燈光源，分別進(jìn)行 1小時(shí)、1. 5小時(shí)、2小時(shí)、2. 5小時(shí)、3小時(shí)、3. 5小時(shí)、4小時(shí)的照射，將五次不同照射時(shí)長(zhǎng)所 收集的氫氣裝入與不同集氣瓶中。與此同時(shí)用頂部照射型的傳統(tǒng)光催化分解水制氫方式進(jìn) 行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其中催化劑顆粒質(zhì)量與尺寸、去離子水濃度及體積、光源參數(shù)等都相同，也分 別進(jìn)行1小時(shí)、1. 5小時(shí)、2小時(shí)、2. 5小時(shí)、3小時(shí)、3. 5小時(shí)、4小時(shí)的照射，將五次不同照射 時(shí)長(zhǎng)所收集的氫氣裝入不同的集氣瓶中。最后通過(guò)氣相色譜儀分別檢測(cè)各個(gè)集氣瓶中的氫 氣含量。
[0024] 表1兩種裝置產(chǎn)氫量對(duì)比
[0025]
[0026] 如表1所示，其中裝置一為本發(fā)明的霧化式光催化分解制氫裝置，裝置二為 頂部照射型的傳統(tǒng)光催化分解水制氫裝置。通過(guò)表1可知在相同反應(yīng)條件下，本發(fā)明 的霧化式光催化分解水制氫裝置的平均產(chǎn)氫速率為〇. 34mmol · h 1 · g 1OiI mol為毫摩 爾，h為小時(shí)，g為克），頂部照射型的傳統(tǒng)光催化分解水制氫裝置的平均產(chǎn)氫速率為 0. 23mmol · h 1 · g 1 (mmol為毫摩爾，h為小時(shí)，g為克），相比之下，本發(fā)明的霧化式光催化 分解水制氫裝置效率更高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 霧化式光催化分解水制氫裝置，其特征在于，由反射蓋與空心半球組成一個(gè)封閉結(jié) 構(gòu)，空心半球固定在箱體上，空心半球底部出口通過(guò)循環(huán)管道連接循環(huán)栗進(jìn)口，循環(huán)管道出 口伸入到反射蓋內(nèi)部，在循環(huán)管道出口接有霧化噴頭，紫外LED燈光源固定在霧化噴頭上， 在反射蓋上有氮?dú)馊肟?，在反射蓋頂部接有冷凝管，且冷凝管出口作為氣體出口，在空心半 球上接有氣壓表。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射蓋為旋轉(zhuǎn)拋物面結(jié)構(gòu)，反射蓋內(nèi) 表面涂有反光涂層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述霧化噴頭通過(guò)循環(huán)管道固定在反射 蓋內(nèi)部，霧化噴頭的軸線與反射蓋的軸心重合，且霧化噴頭的頂端在反射蓋的拋物面焦點(diǎn) 上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外LED燈光源的電路通過(guò)密封處 理，光源中心為圓孔，霧化噴頭穿過(guò)此圓孔，并將光源固定在反射蓋的拋物面的焦點(diǎn)上。
【專利摘要】霧化式光催化分解水制氫裝置，由反射蓋與空心半球組成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，空心半球固定在箱體上，空心半球底部出口通過(guò)循環(huán)管道連接循環(huán)泵進(jìn)口，循環(huán)管道出口伸入到反射蓋內(nèi)部，在循環(huán)管道出口接有霧化噴頭，紫外LED燈光源固定在霧化噴頭上，在反射蓋上有氮?dú)馊肟?，在反射蓋頂部接有冷凝管，且冷凝管出口作為氣體出口，在空心半球上接有氣壓表。本發(fā)明將反應(yīng)液與催化劑顆粒經(jīng)過(guò)霧化處理，提高了光催化水制氫的效率。
【IPC分類】B01J19/12, C01B3/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105214585
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510710733
【發(fā)明人】劉洋, 朱鵬程, 徐金鵬
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日