CN215328109U - 一种可控型暗光交替生物制氢反应器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可控型暗光交替生物制氢反应器，属于光生物反应器技术领域，包括旋转底座、罐体、隔板、进料管、出料管、至少一个挡板、至少两个折流板以及多个遮光单元。本实用新型公开的可控型暗光交替生物制氢反应器在折流板的引导下，水流先向下流至罐体的底部，然后再向上流至罐体中心区域，最后漫过折流板溢流至下一个反应腔中，继续上述过程，直到流动至隔板的另一侧。在反应过程中，可通过调节遮光罩体的遮光单元数量和位置，控制光反应区与暗反应区，并可通过控制旋转底座的速度，调节光反应和暗反应的速率，从而对暗光交替反应精确控制，进而提高生物产氢效率，延长使用寿命。

Description

一种可控型暗光交替生物制氢反应器

技术领域

本实用新型涉及光生物反应器技术领域，具体而言，涉及一种可控型暗光交替生物制氢反应器。

背景技术

当前世界能源格局越来越紧张，为了解决日益凸显的能源短缺和环境污染两大难题，寻求一个低能耗，绿色可循环的替代能源是唯一的解决途径，氢能作为能量密度较高的能量载体形式，其热值是同质量化石能源能量的3-4倍，发展氢经济能够有效消减目前对矿物燃料的高度依赖性，氢能作为一种可持续能源，在世界经济增长和能源安全活动中发挥着重大贡献，氢气作为一种理想的“无碳”能源，其燃烧时的最终产物水对环境十分友好，能够有效减少温室气体实现零排放。

生物制氢是利用微生物自身代谢释放氢气的过程，其产氢条件温和，环境友好且原料来源丰富而被认为是未来氢能生产的主要替代形式，暗发酵生物产氢可以在没有光照的情况下进行产氢并有较高的产氢速率，在暗发酵的产氢过程中会伴随着一些挥发性脂肪酸的积累导致产氢过程能量转化效率低，光合细菌在厌氧光照的条件下可以以小分子酸为碳源进行产氢代谢，彻底的转化成氢气和二氧化碳，理论上两种发酵方式相结合，暗发酵菌与光合发酵菌共培养发酵产氢可以显著的提高底物的转化效率并降低对环境的污染，其研究的不断深入很大程度上使得资源与环境的矛盾得以缓解，并且由于此技术不断得到广泛应用，暗光联合产氢技术作为一种高效率且低能耗的环境资源处理技术将会拥有更广阔的应用空间。

现有的制氢反应装置直接将产氢基质与水混合，然后在旁边架上固定光源，这种方式产氢效率较低。

实用新型内容

本实用新型公开了一种可控型暗光交替生物制氢反应器，以改善上述的问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于上述的目的，本实用新型公开了一种可控型暗光交替生物制氢反应器，包括：

旋转底座；

罐体，所述罐体与所述旋转底座传动连接，所述罐体的顶部设置有出气口；

至少一个挡板，所述至少一个挡板均安装于所述罐体，所述挡板的底部与所述罐体间隔；

至少两个折流板，所述挡板的两侧各设置至少一个所述折流板，所述折流板的顶部与所述罐体的顶部间隔设置；

隔板，所述隔板位于相邻的两个所述折流板之间，且所述隔板的高度大于所述折流板的高度，所述隔板与所述挡板连接；

进料管、出料管，所述进料管和所述出料管分别位于所述隔板的两侧；以及

多个遮光单元，多个所述遮光单元沿所述罐体的周向依次设置，且多个所述遮光单元均与所述罐体同步转动。

可选地：所述罐体包括腔体，所述挡板设置为多个，多个所述挡板交汇于一处，以将所述腔体分隔为多个反应腔，所述隔板连接于多个所述挡板的交汇处。

可选地：所述挡板沿所述罐体的径向设置，所述折流板沿所述罐体的径向设置，且所述隔板沿所述罐体的径向设置。

可选地：每个所述反应腔内设置一个所述折流板，所述折流板将所述反应腔分隔为顶部相互连通的第一腔和第二腔，所述进料管与所述隔板的一侧的所述反应腔的第一腔连通，所述出料管与所述隔板的另一侧的所述反应腔的第二腔体连通。

可选地：所述第一腔对应的圆心角的角度大于所述第二腔对应的圆心角的角度。

可选地：所述出气口设置为多个，多个所述出气口与多个所述反应腔一一对应设置。

可选地：所述遮光单元的数量与所述反应腔的数量相等，且所述遮光单元和所述反应腔一一对应设置。

可选地：所述遮光单元包括：

扇形板；以及

弧形板，所述弧形板安装于所述扇形板的底部，且所述弧形板卡接于所述旋转底座。

可选地：所述旋转底座包括：

支撑部；

电机，所述电机安装于所述支撑部；

第一旋转部，所述第一旋转部与所述电机传动连接，所述遮光单元与所述第一旋转部连接；以及

第二旋转部，所述第二旋转部与所述第一旋转部同轴设置，且所述第二旋转部的直径小于所述第一旋转部的直径，所述罐体与所述第二旋转部连接。

可选地：所述进料管的高度大于所述折流板的高度，所述出料管的高度小于所述折流板的高度。

与现有技术相比，本实用新型实现的有益效果是：

本实用新型公开的可控型暗光交替生物制氢反应器的产氢基质通过进料口进入罐体内后，水流呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，在折流板的引导下，水流先向下流至罐体的底部，然后再向上流至罐体中心区域，最后漫过折流板溢流至下一个反应腔中，继续上述过程，直到流动至隔板的另一侧。在反应过程中，可通过调节遮光罩体的遮光单元数量和位置，控制光反应区与暗反应区，并可通过控制旋转底座的速度，调节光反应和暗反应的速率，从而对暗光交替反应精确控制，进而提高生物产氢效率，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例公开的可控型暗光交替生物制氢反应器的示意图；

图2示出了本实用新型实施例公开的罐体的示意图；

图3示出了本实用新型实施例公开的罐体的主视剖视图；

图4示出了本实用新型实施例公开的罐体的俯视剖视图；

图5示出了本实用新型实施例公开的罐体的内部示意图；

图6示出了本实用新型实施例公开的旋转底座的示意图。

图中：

110-旋转底座；111-支撑部；112-第一旋转部；113-第二旋转部；120-遮光单元；130-罐体；131-出气口；132-进料管；133-出料管；134-腔体；135-反应腔；1351-第一腔；1352-第二腔；140-隔板；150-挡板；160-折流板。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中公开的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

参阅图1至图6，本实用新型实施例公开了一种可控型暗光交替生物制氢反应器，其包括旋转底座110、罐体130、隔板140、进料管132、出料管133、至少一个挡板150、至少两个折流板160以及多个遮光单元120。多个遮光单元120绕罐体130设置，且多个遮光单元120围成圆筒状设置在罐体130的四周，多个遮光单元120形成的圆筒状结构的直径大于罐体130的直径。旋转底座110能够带动遮光单元120和罐体130同步转动。隔板140和至少一个挡板150沿罐体130的周向间隔设置，在挡板150的两侧分别设置有至少一个折流板160，由挡板150和折流板160形成的通道可以令水流呈推流与完全混合流相结合的复合型流态。进料管132和出料管133均与罐体130连通，且进料管132和出料管133分别位于隔板140的两侧，水流沿进料管132进入罐体130，之后沿挡板150和折流板160组成的通道流动至隔板140的另一侧后，从出料管133流出，水流在罐体130内流动的过程中进行生物制氢，制取的氢气沿罐体130顶部的出气口131排出被收集起来。

本实施例公开的可控型暗光交替生物制氢反应器的产氢基质通过进料口进入罐体130内后，水流呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，在折流板160的引导下，水流先向下流至罐体130的底部，然后再向上流至罐体130中心区域，最后漫过折流板160溢流至下一个反应腔135中，继续上述过程，直到流动至隔板140的另一侧。在反应过程中，可通过调节遮光罩体的遮光单元120数量和位置，控制光反应区与暗反应区，并可通过控制旋转底座110的速度，调节光反应和暗反应的速率，从而对暗光交替反应精确控制，进而提高生物产氢效率，延长使用寿命；反应过程产生的氢气由罐体130顶部的出气口131排出后收集。

罐体130包括一个呈圆柱形的腔体134，在罐体130的顶部设置有与该腔体134连通的出气口131，进料管132和出料管133安装于罐体130的侧壁，且进料管132和出料管133均与该腔体134连通。

隔板140设置在罐体130内，隔板140沿罐体130的周向延伸，且隔板140的两端分别与罐体130的顶部和底部抵接，隔板140的其中一个侧壁与罐体130的侧壁连接，以对腔体134形成分隔。

挡板150与隔板140沿罐体130的周向间隔设置，且挡板150与隔板140背离罐体130侧壁的一侧连接，以将腔体134分隔开来，形成反应腔135。挡板150背离隔板140的一侧与罐体130的侧壁连接，挡板150的顶部与罐体130的顶部连接，而挡板150的底部与罐体130的底部间隔设置，以使多个反应腔135相互连通。

在挡板150的两侧分别设置有至少一个出气口131，且在挡板150的两侧分别设置有至少一个折流板160，折流板160的一侧与罐体130的侧壁连接，折流板160的另一侧与连接于隔板140和挡板150的连接处，折流板160的底部与罐体130的底部连接，折流板160的顶部与罐体130的顶部间隔设置，以使水流能够从而折流板160的一侧漫过折流板160的顶部后流动至折流板160的另一侧。

上述的罐体130采用PVC材料制成，折流板160采用不透光材料制成，从而在促进湍流的同时保证各个反应腔135的光照不相互影响。

在本实施例中，可以令挡板150沿罐体130的径向设置，令折流板160沿罐体130的径向设置，且令隔板140沿罐体130的径向设置。这样可以令反应腔135分布的更加的均匀。

作为本实施例的较优实施方式，在每个反应腔135内设置一个折流板160，折流板160将反应腔135分隔为顶部相互连通的第一腔1351和第二腔1352。进料管132与位于隔板140的一侧的反应腔135的第一腔1351连通，出料管133与位于隔板140的另一侧的反应腔135的第二腔1352体134连通。

其中，可以令第一腔1351对应的圆心角的角度大于第二腔1352对应的圆心角的角度。

在安装进料管132和出料管133时，令进料管132的高度大于折流板160的高度，而出料管133的高度低于折流板160的高度。这样水流和产氢基质沿进料管132进入反应腔135后，水流和产氢基质可以顺利漫过折流板160进入下一个反应腔135内，而水流和经过反应的产氢基质流动至最后一个反应腔135内后可以顺利沿出料管133排出。

遮光单元120设置于罐体130的外侧，且遮光单元120设置为多个，多个遮光单元120沿罐体130的周向设置，以对罐体130形成包围。遮光单元120包括扇形板和弧形板，弧形板安装于扇形板的底部，且弧形板卡接于旋转底座110。

旋转底座110包括支撑部111、电机、第一旋转部112以及第二旋转部113。电机安装在支撑部111内，第一旋转部112与电机传动连接，第二旋转部113与第一旋转部112同轴设置，且第二旋转部113的直径小于第一旋转部112的直径，遮光单元120与第一旋转部112连接，罐体130与第二旋转部113连接。

在使用时，弧形板的底部通过卡口与设于第一旋转部112边缘的卡扣卡接，且相邻遮光单元120的边缘抵接，共同组成圆柱形的遮光罩体。罐体130的底部设有卡槽，卡槽的形状与第二旋转部113的形状相适配，罐体130通过卡槽与第二旋转部113卡接，当电机驱动第二旋转部113转动时，带动罐体130同步转动。

在本实施例的一些实施方式中，可以将挡板150设置为5个，此时折流板160设置为6个，遮光单元120也设置为6个。挡板150的高度约为罐体130高度的73.08％，折流板160的高度为罐体130高度的65.38％，且第一腔1351对应的圆心角为45°～60°。罐体130的尺寸可以设置为125mmX130mm(半径×高)，反应器分6个隔室，进水管和出水管直径9mm，集气管直径为4mm。

本实施例公开的可控型暗光交替生物制氢反应器，令水流和产氢基质分别在不同的反应腔135内依次反生生产氢气，在此过程中，可以通过调节遮光罩体的遮光单元120数量和位置，控制光反应区与暗反应区，并可通过控制旋转底座110的速度，调节光反应和暗反应的速率，从而对暗光交替反应精确控制，进而提高生物产氢效率，延长使用寿命。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，包括：

旋转底座；

罐体，所述罐体与所述旋转底座传动连接，所述罐体的顶部设置有出气口；

至少一个挡板，所述至少一个挡板均安装于所述罐体，所述挡板的底部与所述罐体间隔；

至少两个折流板，所述挡板的两侧各设置至少一个所述折流板，所述折流板的顶部与所述罐体的顶部间隔设置；

隔板，所述隔板位于相邻的两个所述折流板之间，且所述隔板的高度大于所述折流板的高度，所述隔板与所述挡板连接；

进料管、出料管，所述进料管和所述出料管分别位于所述隔板的两侧；以及

多个遮光单元，多个所述遮光单元沿所述罐体的周向依次设置，且多个所述遮光单元均与所述罐体同步转动。

2.根据权利要求1所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述罐体包括腔体，所述挡板设置为多个，多个所述挡板交汇于一处，以将所述腔体分隔为多个反应腔，所述隔板连接于多个所述挡板的交汇处。

3.根据权利要求2所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述挡板沿所述罐体的径向设置，所述折流板沿所述罐体的径向设置，且所述隔板沿所述罐体的径向设置。

4.根据权利要求3所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，每个所述反应腔内设置一个所述折流板，所述折流板将所述反应腔分隔为顶部相互连通的第一腔和第二腔，所述进料管与所述隔板的一侧的所述反应腔的第一腔连通，所述出料管与所述隔板的另一侧的所述反应腔的第二腔体连通。

5.根据权利要求4所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述第一腔对应的圆心角的角度大于所述第二腔对应的圆心角的角度。

6.根据权利要求2所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述出气口设置为多个，多个所述出气口与多个所述反应腔一一对应设置。

7.根据权利要求2所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述遮光单元的数量与所述反应腔的数量相等，且所述遮光单元和所述反应腔一一对应设置。

8.根据权利要求1所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述遮光单元包括：

扇形板；以及

弧形板，所述弧形板安装于所述扇形板的底部，且所述弧形板卡接于所述旋转底座。

9.根据权利要求1所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述旋转底座包括：

支撑部；

电机，所述电机安装于所述支撑部；

第一旋转部，所述第一旋转部与所述电机传动连接，所述遮光单元与所述第一旋转部连接；以及

第二旋转部，所述第二旋转部与所述第一旋转部同轴设置，且所述第二旋转部的直径小于所述第一旋转部的直径，所述罐体与所述第二旋转部连接。

10.根据权利要求1所述的可控型暗光交替生物制氢反应器，其特征在于，所述进料管的高度大于所述折流板的高度，所述出料管的高度小于所述折流板的高度。

Images