CN110314542A - 光催化还原co2的光催化系统 - Google Patents

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任建兴
李芳芹
马闯
章晓彤
冯海军
刘岗
沈洪洪
任贵州
刘育东
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Abstract

本发明涉及一种光催化还原CO2的光催化系统，包括组合气瓶、气体掺混器、光催化反应釜、强光产生装置，气体成分检测仪以及控制器，所述组合气瓶由光催化还原CO2产物的各个组份气瓶组成，各气瓶分别通过减压阀和流量计连接气体掺混器，所述减压阀和流量计连接控制器，由控制器收集处理实时数据或根据设定值对进入气体掺混器的气体成分、流量、压强进行控制；所述气体掺混器与光催化反应釜相连接，所述光催化反应釜上方设有强光产生装置，强光产生装置产生的光源光照强度由控制器进行控制调节。本发明与传统的可调的光催化反应系统相比占用体积更小，调节参数更加多样精确。

Description

光催化还原CO2的光催化系统
技术领域
本发明涉及一种光催化系统，尤其是涉及一种光催化还原CO2的光催化系统。
背景技术
能源短缺，环境污染已日益成为制约世界交通发展的瓶颈，而随着绿色、环保、可持续发展理念的普及，光催化逐渐进入公众的视野，光催化又称光触媒，光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成，最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收二氧化碳，利用光能转化为氧气及有机物，现如今实验更加贴近现实条件，在模拟一天24小时的光催化效果时，现如今的技术并不能自动模拟24小时内的光照变化情况，且对温度、压强等参数调节时不能进行准确的调节，从而造成实验数据不能准确的反应催化剂的真实性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种光催化还原CO2的光催化系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种光催化还原CO2的光催化系统，包括组合气瓶、气体掺混器、光催化反应釜、强光产生装置，气体成分检测仪以及控制器，所述组合气瓶由光催化还原CO2产物的各个组份气瓶组成，各气瓶分别通过减压阀和流量计连接气体掺混器，所述减压阀和流量计连接控制器，由控制器收集处理实时的气体成分、流量、压强数据或根据设定值对进入气体掺混器的气体成分、流量、压强进行控制；所述气体掺混器与光催化反应釜相连接，所述光催化反应釜上方设有强光产生装置，强光产生装置产生的光源光照强度由控制器进行控制调节。
进一步，所述气体掺混器包括内外两层套管组成，内层套管与外层套管气体流动方向相反，并在内部交差排列有圆柱，所述圆柱的直径为内层套管内径的0.1-0.15倍，圆柱之间呈交叉排列，圆柱与圆柱之间的距离相等为0.3倍的内层套管内径。
进一步，所述光催化反应釜由内、外壳体、保温层、冷却水循环层、电阻式加热层组成，所述冷却水循环层连接冷却水循环装置，电阻式加热层连接电阻式加热装置，所述冷却水循环装置和电阻式加热装置分别连接控制器，由控制器控制启停，对光催化反应釜的温度进行精确控制。
进一步，所述光催化反应釜为圆柱体，圆柱体上端通过固定卡口固定连接反应釜密封盖，反应釜密封盖内的光射入窗上方设有调节光栅，调光光栅覆盖整个光入射窗，并固定在光射入窗上方，调光光栅中的光栅叶片通过连接连杆连接调节电机，调节电机连接控制器，由控制器对光栅叶片的开合进行控制，从而对光的射入量进行控制，实现模拟太阳光小时的变化情况。
进一步，所述反应釜密封盖上还装有温度检测装置和压力检测装置，温度检测装置和压力检测装置分别用于检测光催化反应釜内的温度、压强，且温度检测装置和压力检测装置分别通过控制器连接内部压强以及温度显示装置；所述光催化反应釜上部的抽气口通过抽气泵连接气相色谱仪，气相色谱仪连接控制器。
进一步，所述强光产生装置包括光源以及光源升降台，光源提供的光源的形状圆形其大小与光射入窗大小相同，光源置于光源升降台上，由光源升降台对光源高度进行调节，光源升降台为交叉连杆结构，交叉连杆结构中靠近光催化反应釜一侧的交叉连杆上下端为固定端，另一侧的交叉连杆上下端为移动端，使交叉连杆只能绕交叉进行转动，交叉连杆的移动端的上部连杆设有上滑轨，下部连杆设有下螺纹导轨，下螺纹导轨连接电机，电机连接控制器，由控制器控制电机带动下螺纹导轨转动，从而实现交叉连杆及光源高度的精确调节。
进一步，控制器包括信息处理模块和信息采集模块。信息处理模块接收气体成分检测仪检测的结果以及设定值，控制流量计、减压阀；信息采集模块采集光催化反应釜内的压强、温度、光照强度以及气体组份信息，并通过信息处理模块以及设定值对光催化反应釜内的压强、温度、光照强度以及气体组份进行调节与控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过对系统内各个参数的监控，并通过控制器对系统中参数进行调节，能够更加准确地对系统内各个参数进行控制，比如压力、温度、气体组分等，而不引入新的变量。
2、本发明与传统的可调的光催化反应系统相比占用体积更小，调节参数更加多样精确。
3、本发明能够模拟现实条件中的光催化还原CO2反应，并根据设置的参数能够使实验在无人看守的情况下自动模拟在自然光条件下的光催化还原反应。
附图说明
图1为本发明的光催化还原CO2的光催化系统示意图；
图2为光催化反应釜及其台架示意图；
图3为反应釜密封盖示意图；
图中：1-减压阀，2-流量计，3-气体掺混器，4-光源，5光源升降台架，6-光催化反应釜，7-抽气泵，8-气相色谱仪，9-控制器，10-组合气瓶，51-上滑轨，52-下螺纹导轨，61-冷却水循环层，62-电阻式加热层，63-反应釜密封盖，631-温度检测装置，632-压力检测装置，633-调节光栅，634-连接连杆，635-调节电机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，一种光催化还原CO2的光催化系统，包括组合气瓶10、气体掺混器3、光催化反应釜6、强光产生装置，气体成分检测仪以及控制器9。组合气瓶10由光催化还原CO2产物的各个组份气瓶组成，各气瓶内气体流量由控制器9对流量计进行控制，进入气体掺混器3进行掺混，气体掺混器3与光催化反应釜6相连接，光催化反应釜6上方设有强光产生装置，强光产生装置的光源4的光照强度由控制器9进行控制。
组合气瓶10由光催化还原CO2产物的各个组份组成，通过减压阀1与流量计2相连接，流量计2由控制器进9行控制，控制器9收集处理实时数据或根据设定值对进入气体掺混器3的气体的成分、压强进行控制。
气体掺混器3包括内外两层套管组成，内层套管与外层套管气体流动方向相反，并在内部交差排列有圆柱，其圆柱的直径为内层套管内径的0.1-0.15倍，圆柱之间呈交叉排列，圆柱与圆柱之间的距离相等为0.3倍的内层套管内径。
如图1，2，3所示，光催化反应釜6由内、外壳体、保温层、冷却水循环层61、电阻式加热层62组成，冷却水循环层连接冷却水循环装置，电阻式加热层连接电阻式加热装置，冷却水循环装置和电阻式加热装置分别连接控制器9，由控制器控制启停，对光催化反应釜6的温度进行精确控制。
光催化反应釜6为圆柱体，圆柱体上端通过固定卡口固定连接反应釜密封盖63，反应釜密封盖63内的光射入窗上方设有调节光栅633，光射入窗为圆形在同等条件下增加光的摄入量，调光光栅633覆盖整个光入射窗，并固定在光射入窗上方，连接连杆634一端连接调节光栅633的每一片光栅叶片，连接连杆634另一端与调节电机635连接，调节电机635连接控制器9，由控制器9对光栅叶片的开合进行控制，从而对光的射入量进行控制，实现模拟太阳光24小时的变化情况。反应釜密封盖63上还装有温度检测装置631和压力检测装置632，温度检测装置631和压力检测装置632分别用于检测光催化反应釜6内的温度、压强，且温度检测装置631和压力检测装置632分别通过控制器连接内部压强以及温度显示装置。光催化反应釜6上部的抽气口通过抽气泵7连接气相色谱仪8，气相色谱仪8连接控制器9。
如图1，2所示，强光产生装置包括光源4以及光源升降台，光源4提供的光源的形状圆形其大小与光射入窗大小相同，光源4置于光源升降台上，由光源升降台对光源4高度进行调节，光源升降台为交叉连杆结构，交叉连杆结构中靠近光催化反应釜6一侧的交叉连杆上下端为固定端，另一侧的交叉连杆上下端为移动端，使交叉连杆只能绕交叉进行转动，交叉连杆的移动端的上部连杆设有上滑轨51，下部连杆设有下螺纹导轨52，下螺纹导轨51连接电机，电机连接控制器9，由控制器控制电机带动下螺纹导轨51转动，从而实现交叉连杆及光源4高度的精确调节。
控制器9包括信息处理模块和信息采集模块。信息处理模块接收气体成分检测仪检测的结果以及设定值，控制流量计、减压阀；信息采集模块采集光催化反应釜6内的压强、温度、光照强度以及气体组份信息，并通过信息处理模块以及设定值对光催化反应釜6内的压强、温度、光照强度以及气体组份进行调节与控制。

Claims (7)

1.一种光催化还原CO2的光催化系统，包括组合气瓶、气体掺混器、光催化反应釜、强光产生装置，气体成分检测仪以及控制器，其特征在于：所述组合气瓶由光催化还原CO2产物的各个组份气瓶组成，各气瓶分别通过减压阀和流量计连接气体掺混器，所述减压阀和流量计连接控制器，由控制器收集处理实时的气体成分、流量、压强数据或根据设定值对进入气体掺混器的气体成分、流量、压强进行控制；所述气体掺混器与光催化反应釜相连接，所述光催化反应釜上方设有强光产生装置，强光产生装置产生的光源光照强度由控制器进行控制调节。
2.根据权利要求1所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：所述气体掺混器包括内外两层套管组成，内层套管与外层套管气体流动方向相反，并在内部交差排列有圆柱，所述圆柱的直径为内层套管内径的0.1-0.15倍，圆柱之间呈交叉排列，圆柱与圆柱之间的距离相等为0.3倍的内层套管内径。
3.根据权利要求1所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：所述光催化反应釜由内、外壳体、保温层、冷却水循环层、电阻式加热层组成，所述冷却水循环层连接冷却水循环装置，电阻式加热层连接电阻式加热装置，所述冷却水循环装置和电阻式加热装置分别连接控制器，由控制器控制启停，对光催化反应釜的温度进行精确控制。
4.根据权利要求3所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：所述光催化反应釜为圆柱体，圆柱体上端通过固定卡口固定连接反应釜密封盖，反应釜密封盖内的光射入窗上方设有调节光栅，调光光栅覆盖整个光入射窗，并固定在光射入窗上方，调光光栅中的光栅叶片通过连接连杆连接调节电机，调节电机连接控制器，由控制器对光栅叶片的开合进行控制，从而对光的射入量进行控制，实现模拟太阳光小时的变化情况。
5.根据权利要求3所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：所述反应釜密封盖上还装有温度检测装置和压力检测装置，温度检测装置和压力检测装置分别用于检测光催化反应釜内的温度、压强，且温度检测装置和压力检测装置分别通过控制器连接内部压强以及温度显示装置；所述光催化反应釜上部的抽气口通过抽气泵连接气相色谱仪，气相色谱仪连接控制器。
6.根据权利要求1所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：所述强光产生装置包括光源以及光源升降台，光源提供的光源的形状圆形其大小与光射入窗大小相同，光源置于光源升降台上，由光源升降台对光源高度进行调节，光源升降台为交叉连杆结构，交叉连杆结构中靠近光催化反应釜一侧的交叉连杆上下端为固定端，另一侧的交叉连杆上下端为移动端，使交叉连杆只能绕交叉进行转动，交叉连杆的移动端的上部连杆设有上滑轨，下部连杆设有下螺纹导轨，下螺纹导轨连接电机，电机连接控制器，由控制器控制电机带动下螺纹导轨转动，从而实现交叉连杆及光源高度的精确调节。
7.根据权利要求1所述的光催化还原CO2的光催化系统，其特征在于：控制器包括信息处理模块和信息采集模块。信息处理模块接收气体成分检测仪检测的结果以及设定值，控制流量计、减压阀；信息采集模块采集光催化反应釜内的压强、温度、光照强度以及气体组份信息，并通过信息处理模块以及设定值对光催化反应釜内的压强、温度、光照强度以及气体组份进行调节与控制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114101297A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 天津商业大学 一种紫外光辅助热解处置光固化废物的装置及方法

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CN109507362A (zh) * 2018-11-14 2019-03-22 西安交通大学 用于结构化光热催化材料性能评价的实验装置及测试方式

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