CN100560476C - 一种采用光催化的制氢装置 - Google Patents
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Abstract
一种采用光催化的制氢装置，它涉及制氢装置。它解决了现有制氢装置不能连续稳定制氢，易污染和安全性差的问题。本发明的反应容器内设有环形水冷器，光源设在环形水冷器的圆心处，环形水冷器与循环冷却进水管和循环冷却出水管连通，气体输入管路上设有压力计、取样阀和惰性气体输入阀，循环泵的输入端与气体输入管路相连，循环泵的输出端与气体平衡器的输入端连接，气体平衡器的输出端与反应容器相连通，气体输出管路的一端与反应容器相连通，另一端与气体输入管路连通。本发明能实时监测、连续稳定制氢；无污染、安全性好。
Description
技术领域
本发明涉及制氢装置，尤其是涉及紫外光、可见光以及太阳光催化制氢装置。
背景技术
人类能源体系的结构在不断地变化。目前，人类正在从以石油、烃类等液体燃料为主，向以天然气、氢气等气体燃料为主的能源方向发展。这种变化表明，从21世纪中期开始，人类社会将逐渐步入氢经济时代。氢，作为一种可再生的二次能源，其热值高，反应速度快，制备途径多，储存方式多样，适应各种工业需求。氢在释放能量后的副产物是水，对环境的污染轻。对于解决人类可持续发展中所面临的能源问题具有重要意义。目前，制氢的方式是多种多样的，有化合物重整、分解、光解或水解等，也可通过电解水制氢，或是利用产氢微生物进行发酵或光合作用来制取氢气。太阳能光催化分解水制氢，没有统一的、商业化的装置，且多数不能实现制氢性能的连续稳定，易污染环境、安全性差。
发明内容
本发明为了解决现有光催化制氢装置没有统一的、商业化的装置，且多数不能实现制氢性能的连续稳定，易污染环境和安全性差的问题，提供了一种采用光催化的制氢装置，解决上述问题的具体技术方案如下：
本发明包含循环泵1、阀门2、压力计4、取样阀6、气体输入管路9、循环冷却进水管10、循环冷却出水管11、气体输入阀12和气体输出管路13，它还包含有反应容器3、光源5、气体平衡器7和磁力搅拌器14，反应容器3采用石英、玻璃或不锈钢材料制成，反应容器3的壁腔内盛有水和催化剂，反应容器3内设有环形水冷器8，光源5设在环形水冷器8的圆心处，环形水冷器8的上端与循环冷却进水管10和循环冷却出水管11连通，循环冷却进水管10和循环冷却出水管11分别与循环水源连接，反应容器3的底端面设在磁力搅拌器14上方，气体输入管路9上设有压力计4、取样阀6和气体输入阀12，管路内充入气体，循环泵1的输入端与气体输入管路9相连，循环泵1的输出端与气体平衡器7的输入端连接，气体平衡器7内盛有液体，液体为水，气体平衡器7的输出端与反应容器3相连通，气体输出管路13的一端与反应容器3相连通，气体输出管路13的另一端与阀门2的一端连接，阀门2的另一端与气体输入管路9连通。
本发明的优点如下：能采用多种光源，而且更换发光光源非常简单；反应容器3为内置式，可使光源发出的光得到充分利用；可在线实时监测、评价连续稳定；实时通入保护气体，安全性好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。图中16是放水阀，17是橡胶密封盖。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式由循环泵1、阀门2、反应容器3、压力计4、光源5、取样阀6、气体平衡器7、气体输入管路9、循环冷却进水管10、循环冷却出水管11、气体输入阀12、气体输出管路13和磁力搅拌器14组成，反应容器3采用石英、玻璃或不锈钢材料制成，反应容器3的壁腔内装有水和催化剂，反应容器3内设有环形水冷器8(石英材料制得更有利于光的透过)，光源5设在环形水冷器8的圆心处，光源5采用高压汞灯或高压氙灯，环形水冷器8的上端与循环冷却进水管10和循环冷却出水管11连通，循环冷却进水管10和循环冷却出水管11分别与循环水源连接，反应容器3的底端面设在磁力搅拌器14上方，气体输入管路9上设有压力计4、取样阀6和气体输入阀12，管路内经气体输入阀12充入气体，气体采用惰性气体N2或Ar气，循环泵1的输入端与气体输入管路9相连，循环泵1的输出端与气体平衡器7的输入端连接，气体平衡器7内盛有液体，液体为水，气体平衡器7的输出端与反应容器3相连通，气体输出管路13的一端与反应容器3相连通，气体输出管路13的另一端与阀门2的一端连接，阀门2的另一端与气体输入管路9连通。
气体平衡器7用来控制氢装置内的压力。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于还增加有风冷器15，风冷器15设在反应容器3的上方。保证光源稳定的发光和延长使用寿命。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于在反应容器3壁腔内还增加有空穴牺牲剂，空穴牺牲剂采用甲醇，按质量百分比甲醇占水的5～10％。
具体实施方式四：本实施方式的催化剂为：NaTaO3、KTaO3、NaNbO3或KNbO3。
具体实施方式五：本实施方式的反应容器3壁腔内水和催化剂按质量百分比催化剂占水的0.025～0.125％。
具体实施方式六：本实施方式的反应容器3的上端面采用橡胶材料密封。
本发明的工作原理：
向管路内通入惰性气体(N2，Ar)将装置中的空气排净；开启循环泵1、磁力搅拌器14(型号为：85-2常州国华电器有限公司生产)和光源5；反应容器3开始反应后即获得氢，并经取样阀6输出和随时进行检测。
光催化分解水制氢是一种清洁无污染的制氢方式，将太阳能转化为氢能，可以形成一种良性循环的能源体系。
Claims (8)
1、一种采用光催化的制氢装置，它包含循环泵(1)、阀门(2)、压力计(4)、取样阀(6)、气体输入管路(9)、循环冷却进水管(10)、循环冷却出水管(11)、气体输入阀(12)和气体输出管路(13)，其特征在于它还包含有反应容器(3)、光源(5)、气体平衡器(7)和磁力搅拌器(14)，反应容器(3)采用石英、玻璃或不锈钢材料制成，反应容器(3)的壁腔内盛有水和催化剂，反应容器(3)内设有环形水冷器(8)，光源(5)设在环形水冷器(8)的圆心处，环形水冷器(8)的上端与循环冷却进水管(10)和循环冷却出水管(11)连通，循环冷却进水管(10)和循环冷却出水管(11)分别与循环水源连接，反应容器(3)的底端面设在磁力搅拌器(14)上方，气体输入管路(9)上设有压力计(4)、取样阀(6)和气体输入阀(12)，管路内充入气体，循环泵(1)的输入端与气体输入管路(9)相连，循环泵(1)的输出端与气体平衡器(7)的输入端连接，气体平衡器(7)内盛有液体，液体为水，气体平衡器(7)的输出端与反应容器(3)相连通，气体输出管路(13)的一端与反应容器(3)相连通，气体输出管路(13)的另一端与阀门(2)的一端连接，阀门(2)的另一端与气体输入管路(9)连通。
2、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于它还包含有风冷器(15)，风冷器(15)设在反应容器(3)的上方。
3、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于在反应容器(3)壁腔内还包含有空穴牺牲剂，空穴牺牲剂采用甲醇，按质量百分比甲醇占水的5～10％。
4、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于催化剂为：NaTaO3、KTaO3、NaNbO3或KNbO3。
5、根据权利要求1或4所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于反应容器(3)壁腔内水和催化剂按质量百分比催化剂占水的0.025～0.125％。
6、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于光源(5)为高压汞灯或高压氙灯。
7、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于管路内的气体采用惰性气体N2或Ar气。
8、根据权利要求1所述的一种采用光催化的制氢装置，其特征在于反应容器(3)的上端面采用橡胶材料密封。
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| "利用太阳能规模制氢". 郭烈锦，刘涛，纪军，赵亮，郝小红，延卫.科技导报，第23卷第2期. 2005 |
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