一種光催化分解水制氫裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種化工實驗裝置，特別是涉及一種光催化分解水制氫裝置。
【背景技術】
[0002]能源短缺和環(huán)境污染問題是當前阻礙人類社會與經(jīng)濟發(fā)展的兩大瓶頸。氫是一種清潔、高效、可再生的綠色能源，其熱值高且產(chǎn)物無污染，因此開發(fā)氫能是解決能源危機和環(huán)境問題的理想途徑之一。在開發(fā)氫能的所有途徑中，利用光催化分解水制氫的研宄最為廣泛。光催化劑和光催化反應器是影響光催化反應效率的兩大主要因素。
[0003]目前大型光催化制氫反應器通常體積龐大，有較多玻璃材質管路，成本高、占地面積大、維護困難且操作繁瑣。而小型光催化制氫反應裝置往往又存在諸多弊端:從反應裝置光源的照射和利用方式來看，目前主要有內(nèi)照射型、側照射型和頂部照射型三種。側照射型和頂部照射型光利用效率較低，且容易造成光污染；而內(nèi)照射型光源往往散熱困難。針對這個問題，專利CN201110137346采用散熱板夾套光源的方式實現(xiàn)光源散熱，該方法雖能實現(xiàn)對光源的降溫，但由于散熱板本身透光性差，使得光利用效率大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種光催化分解水制氫裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術方案是:所述的一種光催化分解水制氫裝置，包括主體反應器部分，所述的主體反應器部分由遮光頂板、光源、反應器和磁力攪拌裝置組成，其特征在于所述的反應器由反應器頂蓋和圓柱體反應槽組成，所述的反應器頂蓋為石英材質，其形狀為倒立帽形，其倒立帽形的帽檐上設有能直通圓柱體反應槽的排氣口和安全閥，其倒立帽形的帽頂與帽身組成一類柱體凹槽，所述的遮光頂板置于反應器頂蓋上面，且其外緣與反應器頂蓋的外緣和圓柱體反應槽的上開口外緣緊密固定在一起；所述光源垂直置于反應器頂蓋的類柱體凹槽中且其上端固定在遮光頂板的中心處，所述圓柱體反應槽內(nèi)能放置有催化劑和反應液；所述的磁力攪拌裝置包括置于圓柱體反應槽內(nèi)的磁轉子及磁力攪拌器，所述磁力攪拌器設于圓柱體反應槽的底面上，以促進催化劑與反應液充分、均勻接觸。
[0006]所述的光源采用可拆卸方式安裝于遮光頂板中心，所述的光源采用紫外光源或可見光光源，可根據(jù)具體實驗要求便捷切換，有效實現(xiàn)紫外-可見光催化的裝置一體化。
[0007]所述排氣口與氣壓計或大型氣體收集測量裝置相連；所述安全閥連接備用氣體收集袋。
[0008]所述的圓柱體反應槽的外壁涂覆反光材料，能在有效增加光源光強、提高光利用率的同時降低光污染。
[0009]所述的反應器頂蓋的邊緣與圓柱體反應槽的上開口邊緣分別設有六個孔眼，利用襯墊和六個螺栓連接密封，能保證反應器在反應時的高氣密性，且便于拆卸清洗。
[0010]所述的圓柱體反應槽的外壁上設有冷凝器，冷凝器設有冷凝液進液口和冷凝液出液口，冷凝液從冷凝器的冷凝液進液口進入后從冷凝液出液口出來。
[0011]在光源外罩有U型帶孔石英管，U型帶孔石英管的上部固定于遮光頂板上，U型帶孔石英管與光源為平行設置，U型帶孔石英管的兩端開口分別是U型帶孔石英管一端口和U型帶孔石英管另一端口，U型帶孔石英管一端口連接通氣泵，通氣泵將空氣從U型帶孔石英管一端口灌入，使空氣沿U型帶孔石英管流通并從U型帶孔石英管的孔洞散出，最后從U型帶孔石英管另一端口出來，冷凝層可直接利用自來水作為冷凝液以實現(xiàn)對主體反應器的降溫，確保光催化反應在特定溫度下進行，即可對光源進行降溫。
[0012]所述的氣體收集和測量部分分為兩個管路，其中管路一由排氣口接出，與氣壓計或大型氣體收集測量裝置(如氣相色譜)相連，主要用于產(chǎn)氣的測量與收集，所述的氣壓計為填充有汞液的U型管，汞液兩端采用水層密封，防止汞液揮發(fā)；管路二由安全閥接出，連接備用氣體收集袋，用于氣壓超限時多余氣體的收集。
[0013]按照上述結構，使用時，(I)稱取一定量催化劑，將催化劑、磁轉子及反應液置于圓柱體反應槽中；(2)采用類法蘭連接，將反應器頂蓋與圓柱體反應槽密封連接；(3)將反應裝置組裝完畢并檢查其氣密性；(4)開啟冷凝液循環(huán)及通氣泵；(5)開啟磁力攪拌器，調節(jié)轉速，使催化劑與反應液均勻混合；(6)將安裝好光源和U型帶孔石英管的遮光頂板置于反應器頂蓋的類柱體凹槽上，接通電源；(7)反應進行一定時間后，通過氣壓計或大型氣體收集測量裝置(如氣相色譜)計算產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣速率。
[0014]本實用新型的有益效果為:本實用新型采用U型帶孔石英管，利用通氣泵將空氣從U型帶孔石英管一端灌入，使空氣沿管流通并從孔洞散出，從而實現(xiàn)對光源的降溫。由于石英管本身透光性好，因此在對光源降溫的同時并未對光利用效率造成大的影響。此外，采用U型帶孔石英管降溫無需耗電，節(jié)能環(huán)保。在光能利用方面，本實用新型通過在圓柱體反應槽外壁涂覆反光材料，有效增加光源光強、提高光利用率的同時降低光污染。在光源切換方面，本實用新型的光源安裝于遮光頂板上，與主反應器分離，且采用可拆卸的安裝方式，能便捷切換紫外、可見光源，實現(xiàn)紫外-可見光催化的裝置一體化。
[0015]此外，本實用新型在提升光催化裝置的安全穩(wěn)定性方面也進行了諸多改進。良好的氣密性，是保障光催化制氫裝置能夠安全穩(wěn)定運行的關鍵，本實用新型采用類法蘭連接的方式密封反應器頂蓋與圓柱體反應槽，為反應裝置的高氣密性提供了保障。此外，本裝置氣體收集和測量部分分為兩個管路，其中管路一由排氣口接出，與氣壓計或大型氣體收集測量裝置(如氣相色譜)相連，主要用于產(chǎn)氣的測量與收集；管路二由安全閥接出，連接備用氣體收集袋，用于氣壓超限時多余氣體的收集，保障反應器安全穩(wěn)定。
[0016]本實用新型所述的光催化分解水制氫裝置輕巧便捷，操作簡易，安全穩(wěn)定且節(jié)能尚效。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型所述的光催化分解水制氫裝置主體反應器部分及冷凝處理部分的剖面圖；
[0018]圖1中，I是磁力攪拌器，2是冷凝液出液口，3是法蘭式連接對應的螺栓，4是法蘭式連接對應的襯墊，5是安全閥，6是遮光頂板，7是U型帶孔石英管，8是光源(含燈座)，9是排氣口，10是反應器頂蓋，11是圓柱體反應槽，12是冷凝器，13是冷凝液進液口，14是U型帶孔石英管一端口，15是U型帶孔石英管另一端口，16是類柱體凹槽。
[0019]圖2是圖1的俯視圖；
[0020]圖2中，3是法蘭式連接對應的螺栓，5是安全閥，6是遮光頂板，8是光源(含燈座)，9是排氣口，14是U型帶孔石英管一端口，15是U型帶孔石英管另一端口。
[0021]圖3是本實用新型所述的光催化分解水制氫裝置的U型帶孔石英管結構示意圖。
[0022]圖4是本實用新型所述的光催化分解水制氫裝置的光源結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型所述的一種光催化分解水制氫裝置由主體反應器部分、冷卻處理部分及氣體收集和測量部分組成，
[0024]I)所述的主體反應器部分:由遮光頂板6與光源8、反應器、磁力攪拌裝置三個部分組成。所述的遮光頂板6采用不透光耐高溫的聚酰亞胺材質，所述的光源8安裝于遮光頂板6的中心處，采用可拆卸內(nèi)置方式，