510氧氣發(fā)生區(qū)、520氫氣發(fā)生區(qū)、610透光的下蓋板、620透光的上蓋板、630殼體、700氫氣分離混合器、710氣體區(qū)、720氣液混合區(qū)、810電機、820轉軸、910太陽光、920反射太陽光
【具體實施方式】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0032]實施例1
[0033]參見圖1、圖2所示，一種太陽光催化水制氫反應裝置，所述裝置包括外殼、光陽極110、陰極轉子120、離子膜200 ;所述外殼包括透光的上蓋板620、透光的下蓋板610和殼體630，其中所述透光的上蓋板620上設有陽極入水口 310，所述透光的下蓋板610設有陰極入水口 320，所述透光的上蓋板620與透光的下蓋板610均與殼體630緊密相接；所述透光的上蓋板620設有氧氣出口 410，其位于透光的上蓋板中央；所述光陽極110、陰極轉子120和離子膜200位于所述外殼內；所述光陽極110由光催化材料構成，包括陽極圓片112和一組陽極同心環(huán)片111，陽極同心環(huán)片111垂直且固設于所述陽極圓片112下表面上，其中陽極同心環(huán)片111之間具有相同的距離；所述陰極轉子120由鉑和鎳金屬復合材料構成，包括陰極圓片122和一組陰極同心環(huán)片121，陰極同心環(huán)片121垂直且固設于所述陰極圓片122上表面上，其中陰極同心環(huán)片121之間具有相同的距離。所述陽極同心環(huán)片111和陰極同心環(huán)片121交錯排列。所述離子膜200由離子膜支撐物所支撐，設于光陽極110與陰極轉子120之間，所述離子膜200與所述光陽極110之間形成氧氣發(fā)生區(qū)510 ;所述離子膜200與所述陰極轉子120形成氫氣發(fā)生區(qū)520。
[0034]所述太陽光催化水制氫反應裝置進一步包括電機810和轉軸820，轉軸820 —端與陰極圓片122相連，另一端與陰極圓片122的中心相連；
[0035]所述太陽光催化水制氫反應裝置進一步包括氣液分離器700，所述氣液分離器700與殼體相連，且與氫氣發(fā)生區(qū)520相連通，包括氣液混合區(qū)720和氣體區(qū)710。所述太陽光催化水制氫反應裝置進一步包括氫氣出氣口 420，其與氣液分離器700的氣體區(qū)710相連接。參見圖1和圖2
[0036]實施例2
[0037]一種太陽光催化水制氫反應裝置，將其應用于具體的光催化分解水制氫氣中，在利用反射太陽光的情況下，具體步驟如下:
[0038](I)將水分別通過310陽極入水口、320陰極入水口通入反應器，將反應器腔體內部充滿后停止通水；
[0039](2)打開電機，調節(jié)轉速至300r/min ;
[0040](3)待光陽極與陰極附近都有少量氣體產生時間，打開氫氣、氧氣出口 ；
[0041](4)打開陽極入水口和陰極入水口，以10kg/h的流量通入水，保證反應器腔體充滿水，此時，氫氣出口、氧氣出口持續(xù)產生氣體，氫氣氣量為1.llkg/h，氧氣氣量為8.89kg/h，總光催化轉化水的量子效率為21.5%。
[0042]實施例3
[0043]一種太陽光催化水制氫反應裝置，將其應用于具體的光催化分解水制氫氣中，在未利用反射太陽光的情況下，具體步驟如下:
[0044](I)將水分別通過310陽極入水口、320陰極入水口通入反應器，將反應器腔體內部充滿后停止通水；
[0045](2)打開電機，調節(jié)轉速至300r/min ;
[0046](3)待光陽極與陰極附近都有少量氣體產生時間，打開氫氣、氧氣出口 ；
[0047](4)打開陽極入水口和陰極入水口，以7.15kg/h的流量通入水，保證反應器腔體充滿水，此時，氫氣出口、氧氣出口持續(xù)產生氣體，氫氣氣量為0.79kg/h，氧氣氣量為6.36kg/h，總光催化轉化水的量子效率為16.4%。
[0048]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種光催化水制氫反應器裝置，其特征在于:所述裝置包括外殼、光陽極、陰極轉子和離子膜；其中所述光陽極、陰極轉子和離子膜位于所述外殼內；所述外殼包括透光的上蓋板、透光的下蓋板和殼體，所述上蓋板上設有陽極入水口，所述下蓋板上設有陰極入水口 ；其中所述透光的上蓋板與透光的下蓋板均與殼體緊密相接；所述光陽極由光催化材料構成，包括陽極圓片和一組陽極同心環(huán)片，所述陽極同心環(huán)片固設于陽極圓片下表面上；所述陰極轉子包括陰極圓片和一組陰極同心環(huán)片，所述陰極同心環(huán)片固設于陰極圓片的上表面上；所述陽極同心環(huán)片和陰極同心環(huán)片交錯排列；所述離子膜設于光陽極與所述陰極轉子之間。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述陰極由鉑和鎳金屬復合材料構成。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括電機和轉軸，其中所述轉軸一端與所述陰極轉子相連，另一端與電機相連。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括氧氣出口，該氧氣出口設于上蓋板上。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括氣液分離器，該氣液混合器與殼體相連且與氫氣發(fā)生區(qū)相通。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括氫氣出口，其與氣液分離器相連。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述離子膜與所述光陽極之間形成氧氣發(fā)生區(qū)。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述離子膜與所述陰極轉子形成氫氣發(fā)生區(qū)。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述陽極同心環(huán)片之間具有相同的距離，優(yōu)選地，所述陰極同心環(huán)片之間具有相同的距離，優(yōu)選地，所述陽極同心環(huán)片平行于所述陰極同心環(huán)片。
10.利用權利要求1-10任一項所述的光催化水制氫反應裝置進行分解水制造氫氣的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光催化水制氫反應器裝置及應用，所述裝置包括外殼、光陽極、陰極轉子和離子膜；其中所述光陽極、陰極轉子和離子膜位于所述外殼內；所述外殼包括透光的上蓋板、透光的下蓋板和殼體，所述上蓋板上設有陽極入水口，所述下蓋板上設有陰極入水口；其中所述透光的上蓋板與透光的下蓋板均與殼體緊密相接；所述光陽極由光催化材料構成，包括陽極圓片和一組陽極同心環(huán)片，所述陽極同心環(huán)片固設于陽極圓片下表面上；所述陰極轉子包括陰極圓片和一組陰極同心環(huán)片，所述陰極同心環(huán)片固設于陰極圓片的上表面上；所述陽極同心環(huán)片和陰極同心環(huán)片交錯排列；所述離子膜設于光陽極與所述陰極轉子之間。本發(fā)明可用于光催化水生產氫氣。
【IPC分類】C01B3-04
【公開號】CN104760931
【申請?zhí)枴緾N201510116629
【發(fā)明人】羅勇, 陳建峰, 劉易, 初廣文, 鄒海魁
【申請人】北京化工大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月17日