CN104815597B - 小型一体化光解水制氢反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型一体化光解水制氢反应装置，包括简易的一体化的光解水制氢反应系统和外接管路系统。光解水制氢反应系统包括光照室、冷却气流循环室、光解水反应容器和磁力搅拌器，其中光照室均匀分布的三根灯管对光解水反应容器进行照射，冷却气流循环室的小型散热器对光照室进行排气降温，光解水反应容器内的反应器冷凝管对反应容器的液体及产生的气体进行冷却和冷凝。所述的外接管路系统包括循环冷却水装置、循环导气装置、定量取样检测装置，其中循环冷却水装置对该反应容器及可见光灯管进行冷却，循环导气装置使产生的氢气输出及均匀分散，定量取样检测装置对产生的氢气进行定量取样检测。光能分配合理、提高光能利用率。

Description

小型一体化光解水制氢反应装置

技术领域

本发明属于清洁新能源-氢能环保领域，涉及一种小型一体化、简便节能高效的光解水制氢的反应装置，可广泛用于光催化领域的实验研究，用于测量光催化实验体系中产生气体的实时在线监测及催化剂的活性变化。

背景技术

随着化石能源的不断开采与使用，使得能源短缺问题和环境污染问题不断突出。氢是一种可再生的二次能源，其热值高，反应速度快，制备途径多且储存方式多样，因此开发氢能是解决能源危机和环境问题的理想途径之一。另外氢在释放能量后的副产物是水，对环境零污染，对于人类的可持续发展具有重要的意义。在开发氢能的各种途径中，利用光催化分解水制氢的研究非常广泛，而光催化剂的反应活性和光催化反应器的构造则是影响光催化分解水效率的两大最主要的因素。

目前商业化的光催化制氢反应装置通常比较复杂，体积庞大，主要包括光源系统、反应系统、气体循环控制系统、真空系统、在线气体取样系统、色谱检测系统（气相色谱）这六大系统，这些系统通过很多玻璃材质管路连成，设备成本高、维护困难且操作繁琐等。而小型光催化制氢反应装置往往又存在着光源分布不均且光的利用效率低、冷却散热不理想、难以实时在线检测及检测精度不高等诸多弊端。因此，已有常规的商业化及小型光催化装置都存在一定的缺陷。

发明内容

鉴于目前光解水制氢装置中存在的问题，本发明的目的是提供一种光解水制氢反应装置，装置较为简单、占用空间少、成本低、操作和维护方便；光能分配合理、提高光能利用率且拆装方便、节省电力能源；对产生气体进行实时在线监测且检测精度高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：所述的小型一体化光解水制氢反应装置，包括：小型一体化的光解水制氢反应器和外接管路系统；其特征在于：

所述的小型一体化的光解水制氢反应器，包括光照室筒状形体、冷却水夹套、可见光灯管、滤光片、密封玻璃板、导气管接口、橡胶密封圈、圆形扣盖、光解水反应容器、冷却气流循环室、小型散热器、百叶窗式散热片、反应器冷凝管和磁力搅拌器；冷却水夹套内部中心处安装可见光灯管且可见光灯管表面包覆有反射光铝箔；冷却气流循环室设于光照室筒状形体的侧壁上，为圆筒状，内安装有小型散热器，所述小型散热器的中心轴线与光照室筒状形体的中心轴线呈垂直；光解水反应容器位于光照室筒状形体的中心轴线上，被圆形扣盖所固定，在圆形扣盖上方安放有橡胶密封圈和密封玻璃板且通过橡胶密封圈和密封玻璃板密闭，双螺旋的反应器冷凝管置于光解水反应容器中且其上端安装在密封玻璃板上，在密封玻璃板上安装有直通至光解水反应容器中的导气管接口；磁力搅拌器位于光解水反应容器的下方，作为对光解水反应容器的磁力搅拌；

所述的外接管路系统包括低温/恒温冷却循环水箱、冷却水出水管和冷却水进水管、一路导气管和另一路导气管、气体循环泵、取样四通阀、真空压力表、定量取样管路、检测四通阀、氮气管路开关、色谱检测管路开关、氮气管路、氮气瓶开关、色谱检测管路、氮气瓶、色谱仪、真空泵、真空泵开关、液氮冷阱、真空管路、真空管路开关和另一真空管路开关；一路导气管和另一路导气管组成导气管路，所述的一路导气管和另一路导气管与导气管接口和气体循环泵连接，通过气体循环泵实现导气管路气体的均匀分散，在导气管路上设有真空压力表，由真空压力表检测导气管路的真空度；所述的真空泵通过液氮冷阱、真空管路、真空管路开关和另一真空管路开关连接到导气管路而实现导气管路抽真空保护。

所述的冷却水夹套和滤光片设于光照室筒状形体内侧壁上，且均匀分布排列有三个，并通过安装固定下座和安装固定上座安装固定在光照室筒状形体内侧壁上；冷却水夹套通过循环冷却水对可见光灯管进行冷却。

所述的光照室筒状形体上的圆形扣盖的外沿直接与光照室筒状形体的上开口连接，其中心处设置有圆孔，光解水反应容器能从圆形扣盖的上开口所设的圆孔中进出且其上端能固定在圆形扣盖的上开口的圆孔；光照室筒状形体的侧壁上设置有冷却水夹套水口安装孔，光照室筒状形体的上边沿和下边沿分别设置有上边沿进气孔和下边沿进气孔，外界的冷空气能通过上边沿进气孔和下边沿进气孔进入照室筒状形体，起到降温作用。

所述的冷却气流循环室设于光照室筒状形体侧面，在光照室筒状形体侧面均匀分布排列有三个冷却气流循环室，所述冷却气流循环室一头正对于冷却水夹套内的可见光灯管，另一头设置有百叶窗式散热片，小型散热器通过百叶窗式散热片起到通风散热和遮光的作用。

所述的光解水反应容器上方边缘处设置有安放橡胶密封圈的卡槽，光解水反应容器通过橡胶密封圈和密封玻璃板密封使反应在密闭的光解水反应容器中进行；密封玻璃板上安装的双螺旋结构的反应器冷凝管的浸入液体的那部分对光解水反应容器中的反应液体其冷却作用，而露出液面的反应器冷凝管部分对光解水反应容器中的反应产生的气体进行冷凝作用，光解水反应容器中的反应产生的气体经导气管接口引出。

所述的由低温/恒温冷却循环水箱通过冷却进水管先通入双螺旋结构的反应器冷凝管，对光解水反应容器进行冷却，再接入冷却水夹套将三个冷却水夹套进行串联后形成冷却水夹套组合对可见光灯管进行冷却，起到节能节水简单高效的作用。

所述的取样四通阀分别与一路导气管和另一路导气管以及定量取样管路相连接，检测四通阀分别与定量取样管路、色谱检测管路相连接；通过旋转取样四通阀使得一路导气管和另一路导气管中的气体在气体循环泵的作用下进入定量取样管路，旋转检测四通阀使得定量取样管路中的气体进入色谱检测管路，从而通入色谱仪进行检测。

所述的氮气瓶通过氮气管路和氮气管路开关接到导气管路中实现对外接管路系统的通氮气保护，通过色谱检测管路和色谱检测管路开关将载气导入色谱仪进行检测。

本发明采用以下技术方案：具体地说，所述的小型一体化光解水制氢反应装置，其中的小型一体化的光解水制氢反应器包括光照室、冷却气流循环室、光解水反应容器和磁力搅拌器。其中光照室为一筒状形体，包括了安装于光照室筒状形体内侧壁上的冷却水夹套、固定于冷却水夹套正前方的滤光片和光照室筒状形体上的圆形扣盖；所述的冷却水夹套内部中心处安装可见光灯管、表面包覆一层反射光铝箔；冷却气流循环室设于光照室筒状形体的侧壁上，为圆筒状，内安装有小型散热器，其轴向中轴线与筒状光照室的中轴线呈垂直状连接；光解水反应容器为玻璃材质或石英材质，位于光照室的垂直中轴线上，被圆形扣盖所固定，其上方安放橡胶密封圈、密封玻璃板，玻璃板上安装有双螺旋的反应器冷凝管及导气管接口；磁力搅拌器为通用型，位于光解水反应容器的正下方，可直接对光解水反应容器中的反应体系进行磁力搅拌。

所述的外接管路系统包括循环冷却水装置、循环导气装置、定量取样检测装置、氮气保护装置、抽真空装置。其中循环冷却水装置包括低温/恒温冷却循环水箱、冷却水管路；循环导气装置包括导气管、气体循环泵、真空压力表；定量取样检测装置包括取样四通阀、检测四通阀、定量取样管路、色谱仪、色谱检测管路、色谱检测管路开关；氮气保护装置包括氮气瓶、氮气瓶开关、氮气管路、氮气管路开关；抽真空装置包括真空泵、真空泵开关、液氮冷阱、真空管路、真空管路开关。

所述的冷却水夹套和滤光片设于光照室筒状形体内侧壁上，且均匀分布排列三个，通过安装固定座安装固定；冷却水夹套通过循环冷却水对可见光灯管进行冷却（若是用紫外光灯管代替可见光灯管，因其产热少，可以不用安装冷却水夹套，直接将灯管安装于光照室筒状形体的内侧壁即可，而此时的滤光片也应去除），反射光铝箔起到聚光和遮光的作用。所述的光照室筒状形体上的圆形扣盖的外沿直接与筒状圆柱体光照室的上开口连接，其中心处设置有圆孔，光解水反应容器能从圆形扣盖的开口圆孔中进出且其上端能固定在圆形扣盖的开口的圆孔。光照室筒状形体的侧壁上设置有冷却水夹套水口安装孔，上边沿和下边沿分别设置有进气孔，外界的冷空气可通过上边沿进气孔和下边沿进气孔进入照室筒状形体，起到降温作用。所述的冷却气流循环室设于光照室筒状形体，均匀分布排列三个，一端正对于冷却水夹套内的氙灯灯管，另一端设置有百叶窗式散热片，小型散热器通过百叶窗式散热片起到通风散热和遮光的作用。所述的光解水反应容器上方边缘处设置有安放橡胶密封圈卡槽，通过橡胶密封圈和密封玻璃板使反应在密闭条件下进行；密封玻璃板上安装的双螺旋结构的反应器冷凝管的下一部分对反应液体其冷却作用，而露出液面的部分对反应产生的气体进行冷凝作用，光解水反应容器中的反应产生的气体经导气管接口引出。

所述的循环冷却水装置由低温/恒温冷却循环水箱通过冷却水管路先通入反应器冷凝管，对光解水反应容器进行冷却，再接入冷却水夹套将三个进行串联冷却，起到节能节水简单高效的作用。所述的循环导气装置通过气体循环泵实现管路气体的均匀分散，由真空压力表检测管路的真空度。所述的定量取样检测装置的取样四通阀分别与导气管、定量取样管路相连接，检测四通阀分别与定量取样管路、色谱检测管路相连接；通过旋转取样四通阀使得循环导气装置中的气体在循环泵的作用下进入定量取样管路，旋转检测四通阀使得定量取样管路中的气体进入色谱检测管路，从而通入色谱仪进行检测。所述的氮气保护装置由氮气瓶通过氮气管路和氮气管路开关实现对外接管路系统的通氮气保护，通过色谱检测管路和色谱检测管路开关将载气导入色谱仪进行检测。所述的抽真空装置由真空泵通过液氮冷阱、真空管路、真空管路开关对外接管路系统进行抽真空保护。

本发明的优点为：本发明与现有技术相比，反应装置结构简单，拆装方便。采用磁力搅拌器使样品与光源的接触面积大大增加且与催化剂充分混合。本发明灯源均匀置于光照室内四周，用冷却水夹套对可见光灯管直接进行冷却，对灯管达到很好的冷却效果；且冷却水夹套表面包覆有一层反射光铝箔，提高了光源利用率。设备增设了三个均匀分布冷却气流循环室，利用风力排温控温，简便又节能。光解水反应容器通过光照室上方的圆形扣盖直接安放固定，既简单又便于反应容器的取出和放入；且安装于密封玻璃板上的双螺旋结构的反应器冷凝管既可以直接对反应液体进行冷却，也可以对反应产生的气体进行冷凝。另外整套装置配套设备少、较为简单、占用空间少、成本较低、自动化程度高、操作简单和维护方便，测量结果准确，实验前准备过程简单，可实时在线监测光解水制氢的产气情况，通过色谱仪对氢气含量的检测直观地了解催化剂的活性变化情况。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意的图。

图2是图1中的一体化的光解水制氢反应系统示意图。

图2-1是图2中的光照室筒状形体的结构示意图。

图2-2是图2中的可见光灯管外安装有冷却水夹套的结构示意图。

图3是图1中的取样四通阀、检测四通阀的从①状态-②状态-③状态之间的转换过程示意图。

图1中，1-低温/恒温冷却循环水箱，2-冷却水出水管，3-冷却水进水管，4-一路导气管，5-另一路导气管，6-气体循环泵，7-取样四通阀（即图中A），8-真空压力表，9-定量取样管路，10-检测四通阀（即图中B），11-氮气管路开关，12-色谱检测管路开关，13-氮气管路，14-氮气瓶开关，15-色谱检测管路，16-氮气瓶，17-色谱仪，18-真空泵，19-真空泵开关，20-液氮冷阱，21-真空管路开关，22-真空管路，23-另一真空管路开关。

图2中，30-安装固定下座，31-冷却水夹套，32-可见光灯管，33-反射光铝箔，34-灯座，35-安装固定上座，36-滤光片，37-密封玻璃板，38-导气管接口，39-橡胶密封圈，40-圆形扣盖，41-光照室筒状形体，42-光解水反应容器，43-冷却气流循环室，44-小型散热器，45-百叶窗式散热片，46-反应器冷凝管，47-磁力搅拌器，48-下边沿进气孔，49-冷却水夹套水口安装孔，50-上边沿进气孔。

具体实施方式

为对发明专利做进一步说明，现结合附图一实施方式作具体的说明。

如图1、图2、图2-1、图2-2、图3所示，本发明所述的一种小型一体化、简便节能高效的光解水制氢的反应装置，该装置主要包括了小型一体化的光解水制氢反应器和外接管路系统。

1）小型一体化的光解水制氢反应器主要由光照室筒状形体41、冷却水夹套31、可见光灯管32、滤光片36、密封玻璃板37、导气管接口38、橡胶密封圈39、圆形扣盖40、光解水反应容器42、冷却气流循环室43、小型散热器44、百叶窗式散热片45、反应器冷凝管46、磁力搅拌器47。所述的冷却水夹套31和滤光片36设于光照室筒状形体41内侧壁上且均匀分布排列三个，并通过安装固定下座30和安装固定上座35安装固定在光照室筒状形体41内侧壁上；所述的可见光灯管32安装于冷却水夹套31中且通过循环冷却水对其进行冷却（若用紫外光灯管代替可见光灯管32，因其产热少，可以不用安装冷却水夹套31，直接将灯管安装于光照室筒状形体41的内侧壁即可，而此时的滤光片36也应去除），冷却水夹套31表面包覆一层反射光铝箔33，起到聚光和遮光的作用。所述的圆形扣盖40位于光照室筒状形体41上方，其外沿直接与光照室筒状形体41的上开口连接，其中心处设置有圆孔，光解水反应容器42能从光照室筒状形体41的上开口的圆孔中进出且其上端能固定在光照室筒状形体41的上开口的圆孔上。所述的光照室筒状形体41的侧壁设置有冷却水夹套水口安装孔49、上边沿进气孔50和下边沿进气孔48，外界的冷空气可通过上边沿进气孔50和下边沿进气孔48进入光照室内，起到降温作用。在光照室筒状形体41侧面设有冷却气流循环室43，在光照室筒状形体41的周边侧面上可均匀分布排列三个冷却气流循环室43，所述的冷却气流循环室43为圆筒状，一端正对于冷却水夹套31内的可将光灯管32，另一端设置有百叶窗式散热片45和小型散热器44，小型散热器44通过百叶窗式散热片45起到通风散热和遮光的作用。在光照室筒状形体41底部设有磁力搅拌器47，所述光解水反应容器42底部放置在磁力搅拌器47上，其内设置有反应器冷凝管46，所述的光解水反应容器42上方边缘处设置有安放橡胶密封圈39的卡槽，一密封玻璃板37通过橡胶密封圈39盖在光解水反应容器42上方开口上使反应在密闭的光解水反应容器42中进行；密封玻璃板37上设置有与解水反应容器42相通的导气管接口38，导气管接口38分别与一路导气管4和另一路导气管5连接；双螺旋结构的反应器冷凝管46上端穿过密封玻璃板37且固定在密封玻璃板37上，双螺旋结构的反应器冷凝管46上端的冷凝管进口通过冷却进水管3与低温/恒温冷却循环水箱1连接，双螺旋结构的反应器冷凝管46上端的冷凝管出口接入冷却水夹套31的进水口，再从冷却水夹套31的出水口流出接入另一个冷却水夹套31的进水口，依次串联，最后从最后一个的冷却水夹套31的出口回流出至低温/ 恒温冷却循环水箱1中，其中反应器冷凝管46的下一部分对光解水反应容器42中的反应液体其冷却作用，露出液面的部分对反应产生的气体进行冷凝作用，光解水反应容器42中的反应产生的气体经导气管接口38引出。所述的磁力搅拌器47为通用型，位于石英反应器42的正下方，可直接对石英反应器42中的反应体系进行磁力搅拌。

2）所述的外接管路系统主要包括低温/恒温冷却循环水箱1、冷却水管路2和冷却水管路3、一路导气管4和另一路导气管5、气体循环泵6、取样四通阀7、真空压力表8、定量取样管路9、检测四通阀10、氮气管路开关11、色谱检测管路开关12、氮气管路13、氮气瓶开关14、色谱检测管路15、氮气瓶16、色谱仪17、真空泵18、真空泵开关19、液氮冷阱20、真空管路22、真空管路开关21和另一真空管路开关23。所述的由低温/恒温冷却循环水箱1通过冷却进水管3先通入双螺旋结构的反应器冷凝管46，对光解水反应容器42进行冷却，再接入冷却水夹套31将三个冷却水夹套31进行串联后形成冷却水夹套组合对可见光灯管32进行冷却，起到节能节水简单高效的作用。所述的一路导气管4和另一路导气管5通过气体循环泵6实现管路气体的均匀分散，由真空压力表8检测管路的真空度。所述的取样四通阀7分别与一路导气管4和令一路导气管5、定量取样管路9相连接，检测四通阀10分别与定量取样管路9、色谱检测管路15相连接；通过旋转取样四通阀7使得一路导气管4和另一路导气管5中的气体在气体循环泵6的作用下进入定量取样管路9，旋转检测四通阀10使得定量取样管路9中的气体进入色谱检测管路15，从而通入色谱仪17进行检测。所述的氮气瓶16通过氮气管路13和氮气管路开关11实现对外接管路系统的通氮气保护，通过色谱检测管路15和色谱检测管路开关12将载气导入色谱仪17进行检测。所述的真空泵18通过液氮冷阱20、真空管路22、真空管路开关21和另一真空管路开关23对外接管路系统进行抽真空保护。

具体工作原理为：

在光解水反应容器42中加入一定量的的催化剂（催化剂为钛氧化物类催化剂或硫化镉复合材料类催化剂或锌硫化物类催化剂）、水及牺牲剂（牺牲剂为有机醇类牺牲剂或有机酸类牺牲剂或有机胺类催化剂或无机盐类催化剂），反应液体的总体积占光解水反应容器42容积的1/2～1/3，将密封橡胶圈39放入卡槽，盖上密封玻璃板37。在低温/ 恒温冷却循环水箱1中加入适量的冷却工作介质，使冷却工作介质从双螺旋结构的反应器冷凝管46接口流入反应器冷凝管46中，接着从另一个接口流出接入冷却水夹套31的进水口，再从冷却水夹套31的出水口流出接入另一个冷却水夹套31的进水口，依次串联，最后从冷却水夹套31的出口流出至低温/ 恒温冷却循环水箱中，构成冷却循环。

打开真空泵开关19及真空管路开关21和23，使真空泵18对整个管路抽真空，真空表8显示真空时，关闭真空泵开关19停止抽真空；接着打开氮气瓶开关14和氮气管路开关11，对整个管路通入氮气，真空压力表8显示与外大气压相当时，关闭氮气管路开关11，再接着打开真空泵开关19进行抽真空，如此重复两次，保证管路和光解水反应容器内杂质气体的除尽。洗气和抽真空完成之后关闭真空管路开关21和23，此时整个管路处于真空之下，密封玻璃板37将橡胶密封圈39紧紧地压住，保证了整个整个反应在整个真空环境下进行。接着打开色谱仪17，打开色谱检测管路开关12，对色谱仪17进行通氮气载气。之后打开磁力搅拌器47、低温/ 恒温冷却循环水箱1、冷却气流循环室43内的小型散热器44和可见光灯管32和气体循环泵6，使催化剂保持悬浮状态，反应容器中的温度维持恒温，反应液体开始反应并产生氢气并在气体循环泵6的作用下分散均匀。

待光解水反应容器42内的反应到达要求时间时，旋转取样四通阀7，使其从图3中的①状态旋转到②状态，此时产生的气体将经过定量取样管路9，并且在气体循环泵的作用下分散均匀；接着再次旋转取样四通阀7由②状态回到①状态，将气体锁定在定量取样管路9；之后旋转检测四通阀10，如图3中的①状态旋转到③状态，此时氮气载气将通过定量取样管路9，将定量取样管路9中的气体带入色谱仪17中进行检测；接着再次旋转检测四通阀10由③状态回到①状态，打开真空管路开关21对定量取样管路9进行抽真空，后关闭真空管路开关21，准备下一次取样检测。

光解水反应容器42内的反应结束后，关闭可见光灯管32、磁力搅拌器47、低温/ 恒温冷却循环水箱1、冷却气流循环室43内的小型散热器44、气体循环泵6、真空泵开关21、色谱仪17和色谱检测管路开关12；打开氮气管路开关11，对整个管路通入氮气，接着打开密封玻璃板37，取出光解水反应容器42，最后关闭氮气瓶开关14和氮气管路开关11结束本次实验。

上述的具体实施方式及附图是对本发明申请的进一步详细说明，但本发明权利要求保护的范围并不局限于实施方式中所描述的范围，凡采用等同替换或等效变形的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种小型一体化光解水制氢反应装置，包括：小型一体化的光解水制氢反应器和外接管路系统；其特征在于：

所述的小型一体化的光解水制氢反应器，包括光照室筒状形体（41）、冷却水夹套（31）、可见光灯管（32）、滤光片（36）、密封玻璃板（37）、导气管接口（38）、橡胶密封圈（39）、圆形扣盖（40）、光解水反应容器（42）、冷却气流循环室（43）、小型散热器（44）、百叶窗式散热片（45）、反应器冷凝管（46）和磁力搅拌器（47）；冷却水夹套（31）内部中心处安装可见光灯管（32）且可见光灯管（32）表面包覆有反射光铝箔（33）；冷却气流循环室设于光照室筒状形体（41）的侧壁上，为圆筒状，内安装有小型散热器（44），所述小型散热器（44）的中心轴线与光照室筒状形体（41）的中心轴线呈垂直；光解水反应容器（42）位于光照室筒状形体（41）的中心轴线上，被圆形扣盖（40）所固定，在圆形扣盖（40）上方安放有橡胶密封圈（39）和密封玻璃板（37）且通过橡胶密封圈（39）和密封玻璃板（37）密闭，双螺旋的反应器冷凝管（46）置于光解水反应容器（42）中且其上端安装在密封玻璃板（37）上，在密封玻璃板（37）上安装有直通至光解水反应容器（42）中的导气管接口；磁力搅拌器（47）位于光解水反应容器（42）的下方，作为对光解水反应容器（42）的磁力搅拌；

所述的外接管路系统包括低温/恒温冷却循环水箱（1）、冷却水出水管（2）和冷却水进水管、一路导气管（4）和另一路导气管（5）、气体循环泵（6）、取样四通阀（7）、真空压力表（8）、定量取样管路（9）、检测四通阀（10）、氮气管路开关（11）、色谱检测管路开关、氮气管路（13）、氮气瓶开关（14）、色谱检测管路（15）、氮气瓶（16）、色谱仪（17）、真空泵（18）、真空泵开关（19）、液氮冷阱（20）、真空管路（22）、真空管路开关（21）和另一真空管路开关（23）；所述的一路导气管（4）和另一路导气管（5）与导气管接口（38）和气体循环泵（6）连接，通过气体循环泵（6）实现导气管路气体的均匀分散，在导气管路上设有真空压力表（8），由真空压力表（8）检测导气管路的真空度；所述的真空泵（18）通过液氮冷阱（20）、真空管路（22）、真空管路开关（21）和另一真空管路开关（23）连接到导气管路而实现导气管路抽真空保护；

所述的冷却水夹套（31）和滤光片（36）设于光照室筒状形体（41）内侧壁上，且均匀分布排列有三个，并通过安装固定下座（30）和安装固定上座（35）安装固定在光照室筒状形体内侧壁上；冷却水夹套（31）通过循环冷却水对可见光灯管（32）进行冷却；

所述的光照室筒状形体（41）上的圆形扣盖（40）的外沿直接与光照室筒状形体（41）的上开口连接，其中心处设置有圆孔，光解水反应容器（42）能从圆形扣盖（40）的上开口所设的圆孔中进出且其上端能固定在圆形扣盖（40）的上开口的圆孔；光照室筒状形体（41）的侧壁上设置有冷却水夹套水口安装孔（49），光照室筒状形体（41）的上边沿和下边沿分别设置有上边沿进气孔（50）和下边沿进气孔（48），外界的冷空气能通过上边沿进气孔和下边沿进气孔（48）进入光照室筒状形体（41），起到降温作用；

由低温/恒温冷却循环水箱（1）通过冷却进水管（3）将冷却水先通入双螺旋结构的反应器冷凝管（46），对光解水反应容器（42）进行冷却，再接入冷却水夹套（31）将三个冷却水夹套（31）进行串联后形成冷却水夹套组合对可见光灯管（32）进行冷却；

所述的取样四通阀（7）分别与一路导气管（4）和另一路导气管（5）以及定量取样管路相连接，检测四通阀（10）分别与定量取样管路（9）、色谱检测管路（15）相连接；通过旋转取样四通阀（7）使得一路导气管（4）和另一路导气管（5）中的气体在气体循环泵（6）的作用下进入定量取样管路（9），旋转检测四通阀（10）使得定量取样管路（9）中的气体进入色谱检测管路（15），从而通入色谱仪（17）进行检测。

2.根据权利要求1所述的小型一体化光解水制氢反应装置，其特征在于：所述的冷却气流循环室（43）设于光照室筒状形体（41）侧面，在光照室筒状形体（41）侧面均匀分布排列有三个冷却气流循环室（43），所述冷却气流循环室（43）一头正对于冷却水夹套（31）内的可见光灯管（32），另一头设置有百叶窗式散热片（45），小型散热器（44）通过百叶窗式散热片（45）起到通风散热和遮光的作用。

3.根据权利要求1或2所述的小型一体化光解水制氢反应装置，其特征在于：所述的光解水反应容器（42）上方边缘处设置有安放橡胶密封圈的卡槽，光解水反应容器（42）通过橡胶密封圈（39）和密封玻璃板（37）密封使反应在密闭的光解水反应容器（42）中进行；密封玻璃板（37）上安装的双螺旋结构的反应器冷凝管（46）的浸入液体的那部分对光解水反应容器（42）中的反应液体起冷却作用，而露出液面的反应器冷凝管（46）部分对光解水反应容器（42）中的反应产生的气体进行冷凝作用，光解水反应容器（42）中的反应产生的气体经导气管接口（38）引出。

4.根据权利要求1或2所述的小型一体化光解水制氢反应装置，其特征在于：所述的氮气瓶通过氮气管路（13）和氮气管路开关（11）接到导气管路中实现对外接管路系统的通氮气保护，通过色谱检测管路（15）和色谱检测管路开关（12）将载气导入色谱仪（17）进行检测。