CN105214585A - 雾化式光催化分解水制氢装置 - Google Patents
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Abstract
雾化式光催化分解水制氢装置，由反射盖与空心半球组成一个封闭结构，空心半球固定在箱体上，空心半球底部出口通过循环管道连接循环泵进口，循环管道出口伸入到反射盖内部，在循环管道出口接有雾化喷头，紫外LED灯光源固定在雾化喷头上，在反射盖上有氮气入口，在反射盖顶部接有冷凝管，且冷凝管出口作为气体出口，在空心半球上接有气压表。本发明将反应液与催化剂颗粒经过雾化处理，提高了光催化水制氢的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化分解水制氢装置，特别是一种雾化式的光催化分解水制氢装置，属于光催化反应领域。
背景技术
目前的光催化分解水制氢反应一般都在水溶液当中进行，一般为：内照射型反应器、侧照射型反应器以及顶部照射型反应器，这些装置普遍存在两个问题：一是反应基本都在水溶液当中，当催化剂溶度较大时，催化剂颗粒之间相互遮挡，导致部分催化剂颗粒制氢效率低下，尽管人们使用磁力搅拌器等一些装置或方法，来加快催化剂颗粒在水溶液中的运动，但还是解决不了部分催化剂被遮挡的问题；二是使用氮气来排除水中氧气的这种方式，需要较长时间。
发明内容
本发明的目的在于改进现有光催化分解水制氢反应装置的上述缺点和不足，从而提供一种可以增大催化剂颗粒受光面且可用氮气高效去除水中溶解氧的光催化分解水制氢装置。
本发明的光催化分解水制氢装置由反射盖与空心半球组成一个封闭结构，空心半球固定在箱体上，空心半球底部出口通过循环管道连接循环泵进口，循环管道出口伸入到反射盖内部，在循环管道出口接有雾化喷头，紫外LED灯光源固定在雾化喷头上，在反射盖上有氮气入口，在反射盖顶部接有冷凝管，且冷凝管出口作为气体出口，在空心半球上接有气压表。
所述反射盖为旋转抛物面结构，反射盖内表面涂有反光涂层；
所述雾化喷头通过循环管道固定在反射盖内部，雾化喷头的轴线与反射盖的轴心重合，且雾化喷头的顶端在反射盖的抛物面焦点上；
所述紫外LED灯光源的电路通过密封处理，光源中心为圆孔，雾化喷头穿过此圆孔，并将光源固定在反射盖的抛物面的焦点上。
本发明的有益效果如下：
1、本发明将催化剂与水通过雾化处理，能够有效地增加光催化活性中心，有利于减少催化剂之间的相互影响，利于氢气的产出。
2、通过水雾形式，增大了对光的散射效果，使更多的催化颗粒受光参与反应且可以有效降低反应温度；在通入氮气时，可将水中的氧气排出，并增加了对逆反应的抑制作用。
3、采用紫外LED灯光源，可以随时进行制氢实验，并可在相同光源条件下做对比实验；在相同浓度的催化剂和相同光源的条件下，进行光催化分解水制氢试验，雾化形式光催化分解水制氢装置的要比传统形式的效果好。
附图说明
图1为本发明所述的雾化式光催化分解水制氢装置结构示意图。
图2为本发明所述的循环管道出口部分的主视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、反射盖，2、空心半球，3、箱体，4、循环泵，5、循环管道，6、冷凝管，7、雾化喷头，8、紫外LED灯光源，9、氮气入口，10、气压表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的雾化式光催化分解水制氢装置由反射盖1与空心半球2组成一个封闭结构，空心半球2底部出口通过循环管道5连接循环泵4进口，循环管道5出口伸入到反射盖1内部，在循环管道5出口接有雾化喷头7，紫外LED灯光源8固定在雾化喷头7上，在反射盖1上有氮气入口9，在反射盖1顶部接有冷凝管6，且冷凝管6出口作为气体出口，在空心半球2上接有气压表10。
其中：
所述反射盖1为旋转抛物面结构，材质为有机玻璃，反射盖内表面涂有反光涂层；
所述反射盖1与空心半球2通过密封垫压合，并通过螺丝压紧；
所述雾化喷头通过循环管道5固定在反射盖1内部，雾化喷头7的轴线为垂直于水平面，且雾化喷头7的顶端在密封盖的抛物面的焦点上；
所述紫外LED灯光源8为一圈紫外LED灯的环形阵列，阵列数为6，紫外LED灯光源8的功率为15W，紫外LED的电路通过密封处理，紫外LED灯光源8中心为圆孔，雾化喷头7穿过此圆孔，并将紫外LED灯光源8固定在反射盖1的抛物面的焦点上。
将硫化镉颗粒放入乳酸水溶液当中，其中硫化镉颗粒质量为10克，硫化镉颗粒直径为1～60微米，乳酸水溶液的体积浓度为10v％，体积为600毫升，温度为室温，并用超声分散催化剂，之后将反应液放入雾化式光催化分解水制氢装置中；先将循环泵打开，然后通入氮气40分钟，将水中及容器内的氧气、空气通过冷凝管排出；再缓慢关闭氮气进口，直到气压表实数达到标准大气压时关闭氮气进口与气体出口。打开紫外LED灯光源，分别进行1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时的照射，将五次不同照射时长所收集的氢气装入与不同集气瓶中。与此同时用顶部照射型的传统光催化分解水制氢方式进行对比实验，其中催化剂颗粒质量与尺寸、去离子水浓度及体积、光源参数等都相同，也分别进行1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时的照射，将五次不同照射时长所收集的氢气装入不同的集气瓶中。最后通过气相色谱仪分别检测各个集气瓶中的氢气含量。
表1两种装置产氢量对比
如表1所示，其中装置一为本发明的雾化式光催化分解制氢装置，装置二为顶部照射型的传统光催化分解水制氢装置。通过表1可知在相同反应条件下，本发明的雾化式光催化分解水制氢装置的平均产氢速率为0.34mmol·h-1·g-1(mmol为毫摩尔，h为小时，g为克)，顶部照射型的传统光催化分解水制氢装置的平均产氢速率为0.23mmol·h-1·g-1(mmol为毫摩尔，h为小时，g为克)，相比之下，本发明的雾化式光催化分解水制氢装置效率更高。
Claims (4)
1.雾化式光催化分解水制氢装置，其特征在于，由反射盖与空心半球组成一个封闭结构，空心半球固定在箱体上，空心半球底部出口通过循环管道连接循环泵进口，循环管道出口伸入到反射盖内部，在循环管道出口接有雾化喷头，紫外LED灯光源固定在雾化喷头上，在反射盖上有氮气入口，在反射盖顶部接有冷凝管，且冷凝管出口作为气体出口，在空心半球上接有气压表。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射盖为旋转抛物面结构，反射盖内表面涂有反光涂层。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述雾化喷头通过循环管道固定在反射盖内部，雾化喷头的轴线与反射盖的轴心重合，且雾化喷头的顶端在反射盖的抛物面焦点上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外LED灯光源的电路通过密封处理，光源中心为圆孔，雾化喷头穿过此圆孔，并将光源固定在反射盖的抛物面的焦点上。
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| CN201510710733.9A CN105214585A (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 雾化式光催化分解水制氢装置 |
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| CN105214585A true CN105214585A (zh) | 2016-01-06 |
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| CN201510710733.9A Pending CN105214585A (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 雾化式光催化分解水制氢装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN105214585A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113369627A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-10 | 广东省科学院中乌焊接研究所 | 一种焊接设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102068954A (zh) * | 2009-11-24 | 2011-05-25 | 中国科学院物理研究所 | 一种用于光催化反应的方法及装置 |
| CN103241710A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 桂林电子科技大学 | 一种制氢储氢为一体的集成供氢装置 |
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2015
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