DE19746343B4 - Method and device for introducing solar radiation energy into a photoreactor - Google Patents
Method and device for introducing solar radiation energy into a photoreactor Download PDFInfo
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Abstract
Verfahren zur Einbringung solarer Strahlungsenergie in einen Photoreaktor (10), der einen Photoabsorber und ein Reaktionsmedium enthält, bei welchem die einfallende Solarstrahlung einem wellenlängenverschiebenden Medium zugeführt wird, welches mindestens einen Teil der Solarstrahlung absorbiert und in abgestrahlte Energie von anderer Wellenlänge als diejenige der absorbierten Strahlung umsetzt, wobei die abgestrahlte Strahlung in ein Reaktionsmedium abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmedium durch ein strahlungsdurchlässiges Rohr (11) geleitet wird, welches als wellenlängenverschiebendes Medium einen in dem Rohr angeordneten Photoabsorber (46) enthält, der von dem Reaktionsmedium umströmt wird.method for introducing solar radiation energy into a photoreactor (10) containing a photoabsorber and a reaction medium which the incident solar radiation a wavelength-shifting Medium supplied which absorbs at least part of the solar radiation and radiated energy of a different wavelength than that of the absorbed Radiation converts, wherein the radiated radiation into a reaction medium is radiated, characterized in that the reaction medium by a radiation transmissive Tube (11) is passed, which as a wavelength-shifting medium a in the tube arranged photoabsorber (46), that of the reaction medium flows around becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einbringung solarer Strahlungsenergie in einen Photoreaktor zur Durchführung photochemischer oder photobiologischer Reaktionen mit Sonnenlicht.The The invention relates to a method and a device for introduction solar radiation energy into a photoreactor to carry out photochemical or photobiological reactions with sunlight.
Zur Aktivierung einer photochemischen oder photobiologischen Reaktion muß elektromagnetische Strahlung absorbiert werden. Sie kann einerseits von einem Bestandteil – z.B. einer funktionellen Gruppe – der zur Reaktion zu bringenden chemischen Verbindung oder von einer Zelle bzw. einem Bestandteil einer Zelle, andererseits auch von einem Sensibilisator, der Energie oder eine Ladung auf das zur Reaktion zu bringende System überträgt, oder von einem Katalysator, der nach Aktivierung durch die Strahlung den Ablauf der Reaktion steuert, absorbiert werden. Ein derartiger Bestandteil, Sensibilisator, Katalysator o.ä. wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung nachfolgend als "Photoabsorber" bezeichnet.to Activation of a photochemical or photobiological reaction must be electromagnetic Radiation are absorbed. On the one hand, it can be derived from one component - e.g. one functional group - the to be reacted chemical compound or of a Cell or a component of a cell, on the other hand of a sensitizer, the energy or a charge on that for reaction system to transfer, or from a catalyst which activates by radiation Sequence of the reaction controls, be absorbed. Such an ingredient, Sensitizer, catalyst or similar is hereinafter referred to as "photoabsorber" in the context of this invention.
Von dem Licht eines. breitbandig emittierenden Strahlers – insbesondere vom Sonnenlicht – kann häufig nur ein Teil der Strahlung für die betreffende photochemische oder photobiologische Reaktion genutzt werden. Kurzwelliges Licht kann in manchen Reaktionen unerwünschte Nebenreaktionen oder Zellschädigungen hervorrufen. Licht größerer Wellenlängen ist für die elektronische Anregung nicht energiereich genug. Es gibt aber auch Fälle, in denen kurzwellige Strahlung einen erwünschten photochemischen oder photobiologischen Effekt hervorruft, während längerwellige Strahlung ihn teilweise oder auch vollständig wieder umkehrt. Innerhalb des für die photochemische oder photobiologische Reaktion geeigneten Wellenlängenbereiches wird das Licht einiger Teilbereiche in höherem Grad absorbiert als das Licht anderer Teilbereiche.From the light of one. broadband emitting emitter - in particular from sunlight - can often only a part of the radiation for used the relevant photochemical or photobiological reaction become. Shortwave light can in some reactions unwanted side reactions or cell damage cause. Light of longer wavelengths for the electronic stimulation not energetic enough. There is also Cases, in which shortwave radiation is a desirable photochemical or photobiological effect, while longer-wave radiation partially causes it or completely reversed again. Within the for the photochemical or photobiological reaction of suitable wavelength range the light of some parts is absorbed to a higher degree than that Light from other areas.
Der Erfolg einer bestimmten photochemischen oder photobiologischen Reaktion hängt damit in erheblichem Maße von der Auswahl einer geeigneten Lichtquelle und der spektralen Selektion des Lichtes ab. Insbesondere kann die Qualität einer photochemischen oder photobiologischen Reaktion, die durch Umsatz, Selektivität, Raum-Zeit-Ausbeute und die erwünschte photobiologische Wirkung gegenüber einer begleitenden unerwünschten Wirkung ausgedrückt werden kann, durch die Anordnung der Strahlungsquelle, ihre Leistung und ihre spektrale Verteilung beeinflußt werden. Fortschritte in der technischen Ausführung photochemischer und photobiologischer Anwendungen erfolgen daher parallel mit der Entwicklung geeigneter Strahlungsquellen und Methoden zur Selektion und Verstärkung des gewünschten Spektralbereiches. Eine Übersicht zum Stand der Technik der solaren photochemischen und photokatalytischen Technik wurde kürzlich publiziert. Hierin wurden auch die wichtigsten zu lösenden Probleme aufgezeigt, um eine Kommerzialisierung einzuleiten (K.-H. Funken, D.M. Blake, M. Romero, I. Spiewak, Recent Developments in Solar Photochemistry: Status and Perspektives, in: M. Becker, M. Böhmer (eds) Proc. 8th Int. Symp. Sol. Concentrating Technol., October 6-11, 1996, Köln, Germany, C.F. Müller Verlag Heidelberg (1997) vol. 3 1325-1336).The success of a particular photochemical or photobiological reaction thus depends to a considerable extent on the selection of a suitable light source and the spectral selection of the light. In particular, the quality of a photochemical or photobiological reaction, which can be expressed in terms of conversion, selectivity, space-time yield and the desired photobiological effect against an accompanying undesirable effect, can be influenced by the arrangement of the radiation source, its power and its spectral distribution. Advances in the technical implementation of photochemical and photobiological applications thus occur in parallel with the development of suitable radiation sources and methods for selection and amplification of the desired spectral range. An overview of the state of the art of solar photochemical and photocatalytic technology has recently been published. The main problems to be solved have also been pointed out in order to initiate a commercialization (K.-H. Funken, DM Blake, M. Romero, I. Spiewak, Recent Developments in Solar Photochemistry: Status and Perspectives, in: M. Becker, M Böhmer (eds) Proc. 8 th Int. Symp. Sol. Concentrating Technol., October 6-11, 1996, Cologne, Germany, CF Müller Verlag Heidelberg (1997) vol. 3 1325-1336).
Zu den im industriellen Maßstab verwirklichten photochemischen Prozessen mit dem Ziel der Herstellung von Chemikalien zählen Photohalogenierungen, Photosulfochlorierungen, Photosulfoxidationen, Photonitrosierungen, Photoisomerisierungen, Photohydrodimerisierungen, Photodesulfonierungen, Photosulfonylierungen und Photooxygenierungen. Es sind aber auch weitere, noch nicht im industriellen Maßstab durchgeführte Reaktionstypen bekannt, die unter der Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit großer Selektivität zu veredelten Produkten führen.To on an industrial scale realized photochemical processes with the aim of production counting of chemicals Photohalogenations, Photosulfochlorierungen, Photosulfoxidationen, Photonitrosations, photoisomerizations, photohydrodimerizations, Photodesulfonations, Photosulfonylations and Photooxygenations. But there are also other, not yet carried out on an industrial scale reaction types known to be under the action of electromagnetic radiation with big ones selectivity lead to refined products.
Auch durch photobiologische Umsetzungen kann man hochveredelte Produkte gewinnen. Applikationsgebiete für die Produkte, die aus phototrophen Cyanobakterien, Algen und Mikroalgen gewonnen werden, bieten sich in der Medizin, der Pharmazie, der Kosmetik, der Landwirtschaft, der Ernährung sowie im Bereich der Umwelttechnik. Es lassen sich beispielsweise Farbstoffe und färbende Lebensmittel (z.B. Phycocyanine, Phycobiliproteine und Carotinoide), mehrfach ungesättigte Fettsäuren (insbesondere Arachidonsäure, Eicosapentaen- und Docosahexaensäure), Antioxidantien (z.B. Tocopherol), Proteine und Polysaccharide herstellen. Auch pharmakologisch aktive Substanzen (Antibacterizide und Antifungizide) wurden in verschiedenen Mikroalgen identifiziert.Also By photobiological reactions can be highly refined products win. Application areas for the products made from phototrophic cyanobacteria, algae and microalgae can be obtained in medicine, pharmacy, the Cosmetics, agriculture, nutrition and in the field of Environmental engineering. For example, dyes and coloring foods (e.g. Phycocyanins, phycobiliproteins and carotenoids), polyunsaturated fatty acids (in particular arachidonic acid, Eicosapentaenoic and docosahexaenoic acid), Antioxidants (e.g., tocopherol), proteins, and polysaccharides. Also pharmacologically active substances (antibactericides and antifungicides) were identified in different microalgae.
Im Gebiet der Umwelttechnik werden photochemische und photobiologische Verfahren entwickelt, um durch Schadstoffe und/oder Mikroorganismen kontaminierte Wässer oder Gasströme zu detoxifizieren und/oder zu entkeimen. Gemeinsam ist bei diesen Verfahren, daß unter photonischer Anregung Singulett-Sauerstoff, Hydroxyl- oder andere sauerstoffhaltige Radikale gebildet werden, die dann die abzubauenden Schadstoffe bzw. die zu inaktivierenden Mikroorganismen angreifen. So ist die Bildung angeregter Sauerstoff-Spezies möglich und bekannt durch Energietransfer von einem elektronisch angeregten Donor, durch Anregung eines Halbleiter-Materials, wie z.B. Titandioxid oder durch Foto-Fenton-Reagenzien.in the Area of environmental technology become photochemical and photobiological Process designed to control by pollutants and / or microorganisms contaminated waters or gas streams to detoxify and / or to sterilize. Together is with these Method that under photonic excitation singlet oxygen, Hydroxyl or other oxygen-containing radicals are formed, then the degraded pollutants or those to be inactivated Attack microorganisms. Such is the formation of excited oxygen species possible and known by energy transfer from an electronically excited Donor, by exciting a semiconductor material, e.g. Titanium dioxide or by photo-Fenton reagents.
Zur Durchführung der photochemischen oder photobiologischen Umsetzungen stehen verschiedene Lichtquellen zur Verfügung, so z.B. Gasentladungslampen, Glühlampen, fluoreszierende Lampen oder Röhren sowie Laser. Jede dieser Lichtquellen besitzt charakteristische Eigenschaften bezüglich der Art des emittierten Spektrums und der Leuchtstärke. Das Spektrum kann nur in begrenztem Umfang durch Manipulationen an der Lampe, wie z.B. Verwendung verschiedener Leuchtmedien, Dotierungen oder Druckänderungen, beeinflußt werden. Ferner kann durch Filtergläser oder Flüssigfilter (z.B. Lösungen bestimmter Salze oder organischer Komponenten) ein Teil des Spektrums absorbiert werden. Solche Maßnahmen können jedoch eine Verkürzung der Lebensdauer der Lampen oder einen höheren apparativen Aufwand und damit höhere Kosten verursachen. Auch eine Erhöhung der Leuchtstärke ist nur begrenzt möglich und in der Regel mit höherem Strom verbrauch und einer Zunahme des Lampenvolumens verbunden. Durch fluoreszierende Zusätze in den Lampen kann man zwar das zur Verfügung gestellte Licht der Absorptionscharakteristik des photonischen Systems anpassen, es ist jedoch von Nachteil, daß sie sehr diffuse Lichtquellen sind und ihr Licht nicht effizient auf ein Reaktionsgefäß fokussiert werden kann. Mit Lasern kann man zwar intensive Strahlung einer gewünschten Wellenlänge zur Verfügung stellen, aber ihre Installation und ihr Betrieb sind mit so hohen Kosten verbunden, daß ihr Einsatz aus wirtschaftlichen Gründen nur in sehr speziellen Fällen zu rechtfertigen ist.Various light sources are available for carrying out the photochemical or photobiological reactions, for example gas discharge lamps, incandescent lamps, fluorescent lamps Lamps or tubes as well as lasers. Each of these light sources has characteristic properties with respect to the type of the emitted spectrum and the luminous intensity. The spectrum can only be influenced to a limited extent by manipulations on the lamp, such as the use of different light sources, doping or pressure changes. Furthermore, part of the spectrum can be absorbed by filter glasses or liquid filters (eg solutions of certain salts or organic components). However, such measures can cause a shortening of the life of the lamps or a higher expenditure on equipment and thus higher costs. Also, an increase in luminosity is limited and usually associated with higher power consumption and an increase in the lamp volume. By providing fluorescent additives in the lamps, although the light provided can be adapted to the absorption characteristics of the photonic system, it is disadvantageous that they are very diffuse light sources and their light can not be focused efficiently on a reaction vessel. Although lasers can provide intense radiation of a desired wavelength, their installation and operation entail such high costs that their use for economic reasons can only be justified in very specific cases.
Anstelle elektrisch betriebener Lichtquellen kann auch die Sonnenstrahlung zur Durchführung photochemischer und photobiologischer Umsetzungen genutzt werden. Seit langem ist die Verwendung voluminöser, transparenter oder auch offener oder durch transparente Abdeckungen gegenüber der Umgebung abgeschirmter Reaktionsgefäße bekannt, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt werden. In jüngerer Zeit wurden auch linien- oder punktfokussierende Konzentratoren genutzt, um die Direktstrahlung der Sonne in den Reaktionsapparat zu bündeln.Instead of electrically operated light sources can also solar radiation for carrying out photochemical and photobiological conversions are used. For a long time the use of voluminous, transparent or open or through transparent covers across from the environment of shielded reaction vessels known, the solar radiation get abandoned. In younger Time also became line- or point-focusing concentrators used to direct solar radiation into the reactor to bundle.
In
der Patentschrift
Sowohl für photochemische als auch für photobiologische Anwendungen sind die Kosten zur Bereitstellung des Lichtes von erheblicher Bedeutung. Bei elektrisch betriebenen Lichtquellen fallen vor allem hohe Investitionskosten für Lampen, Leistungsversorgung und Sicherheitsmaßnahmen sowie Betriebskosten für den Lampenersatz, der durch die begrenzte Lebensdauer der Lampen bedingt wird, Kühlung und elektrischen Strom an. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß in der Regel nur ein häufig geringer Teil des von dem Strahler emittierten Lichtes für die betreffende Umsetzung nutzbar ist. Mit Sonnenlicht betriebene Systeme weisen nicht alle diese Nachteile auf. Insbesondere entfallen die hohen Investitionskosten für Lampen und Leistungsversorgung sowie Betriebskosten für Lampenersatz und elektrischen Strom. Der Aufwand für die Kühlung ist außerdem deutlich geringer als bei lampenbetriebenen Systemen. Von Nachteil gegenüber den lampenbetriebenen Systemen ist es aber, daß die solare Photochemie und Photobiologie nur während der Sonnenscheinstunden durchführbar ist. Es besteht die Chance, daß an geeigneten Standorten mit Sonnenlicht betriebene photochemische oder photobiologische Systeme in einer Gesamtbetrachtung kostengünstiger arbeiten als mit Kunstlicht betriebene. So werden bereits heute einige photobiologische Synthesen von hochveredelten Produkten industriell mit Sonnenlicht durchgeführt. Es ist für die solare Photochemie, aber auch für die solare Photobiologie von Nachteil, daß nur ein Teil des Sonnenspektrums für die betreffende photonische Umsetzung ge nutzt werden kann. Ein besserer photonischer Nutzungsgrad würde die Wirtschaftlichkeit nachhaltig steigern können.Either for photochemical as well as for Photobiological applications are the cost of delivery of light of considerable importance. For electrically operated Light sources are mainly high investment costs for lamps, Power supply and security measures as well as operating costs for the Lamp replacement due to the limited life of the lamps will, cooling and electric power. Another disadvantage is that in the Usually only one common small part of the light emitted by the radiator for the relevant Implementation is usable. Show with solar powered systems not all of these disadvantages. In particular, account for the high Investment costs for Lamps and power supply as well as operating costs for lamp replacement and electric current. The cost of cooling is also clear less than with lamp powered systems. Disadvantageous compared to the However, lamp driven systems require that solar photochemistry and Photobiology only during the sunshine hours feasible is. There is a chance that suitable sites with sunlight-driven photochemical or photobiological systems in an overall cost effective work as powered by artificial light. So be today some photobiological syntheses of highly refined products industrially performed with sunlight. It is for solar photochemistry, but also for solar photobiology disadvantage that only a part of the solar spectrum for the photonic conversion in question can be used. A better one photonic utilization would sustainably increase profitability.
Aus
In JP 04-287 678 A ist ein Bioreaktor beschrieben, der von einer Inkubationsflüssigkeit durchströmt wird, welche wellenlängenkonvertierende Teile enthält, die aus einem plastischen oder organischen Lösungsmittelträger und in dem Träger gelösten Phosphor bestehen. In dem Strömungsweg können Drallplatten in der Flüssigkeit angeordnet sein.In JP 04-287 678 A a bioreactor is described, which consists of an incubation liquid flowing through which contains wavelength converting parts consisting of a plastic or organic solvent carrier and phosphorus dissolved in the carrier. In the flow path swirl plates can be arranged in the liquid.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einbringung solarer Strahlungsenergie in einem Photoreaktor zu schaffen, mit dem Ziel der Intensivierung der Photoreaktion durch hohe Energiedichte.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for the introduction of solar radiation energy in a photoreactor to create, with the aim of intensifying the photoreaction through high energy density.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 und mit der Vorrichtung nach Patentanspruch 4.The solution This object is achieved according to the invention with the method according to claim 1 and with the device according to claim 4.
Erfindungsgemäß ist das wellenlängenverschiebende Medium ein innerhalb des Rohres angeordneter Photoabsorber, der von dem Reaktionsmedium umströmbar ist.This is according to the invention wellenlängenverschiebende Medium disposed within the tube photoabsorber, the flow around the reaction medium is.
Entweder der gesamte Spektralbereich der Sonnenstrahlung oder ein für die interessierende photonische Umsetzung nicht nutzbarer Teil des Spektralbereichs wird mit einem Wellenlängen verschiebenden Medium in Wechselwirkung gebracht, um Strahlung zu emittieren, die in dem interessierenden Spektralbereich liegt. Das wellenlängenverschiebende Medium absorbiert einen Teil der Solarstrahlung und strahlt daraufhin seinerseits Strahlung ab, die in einem anderen Wellenlängenbereich liegt. Ein typisches wellenlängenverschiebendes Medium ist fluoreszierendes Material. Ein Teil der Sonnenstrahlung wird in den für die photonische Reaktion günstigen Spektralbereich verschoben. Somit wird der auf die integrale Strahlungsleistung der Sonnenstrahlung bezogene nutzbare Anteil der photonischen Energie deutlich gesteigert.Either the entire spectral range of solar radiation or photonic one of interest Implementation of unusable part of the spectral range is done with a wavelength shifting medium is brought into interaction with radiation which lies in the spectral region of interest. The wellenlängenverschiebende Medium absorbs part of the solar radiation and then radiates in turn, radiation that is in a different wavelength range lies. A typical wavelength shifting Medium is fluorescent material. Part of the sun's rays will be in the for the photonic reaction favorable Shifted spectral range. Thus, the on the integral radiant power the solar radiation related usable proportion of the photonic energy significantly increased.
Im allgemeinen werden fluoreszierende Additive verwendet, die kurzwelliges Licht in längerwelliges Licht transformieren, wie z.B. UV-Strahlung in blaues, grünes, gelbes oder rotes Licht (down-conversion). Nützlich und interessant ist aber auch im Falle der Sonnenstrahlung die Umwandlung von Infrarot-Licht in den sichtbaren Spektralbereich (up-conversion). Günstigerweise werden die Additive so gewählt, daß ihr Emissionsspektrum eine möglichst effektive photonische Reaktion induziert und der Anteil der für die Reaktion nicht benötigten Spektralbereiche klein ist. Das Emissionsspektrum der Additive fällt also günstigerweise mit dem Absorptionsspektrum des Chromophors zusammen, insbesondere in den Bereich, in dem einerseits das Absorptionsspektrum einen möglichst hohen Extinktionskoeffizienten besitzt, und in dem andererseits die photonische Umsetzung mit möglichst hoher Quantenausbeute erfolgt.in the In general, fluorescent additives are used, the short-wave Light in longer-wave Transform light, e.g. UV radiation in blue, green, yellow or red light (down-conversion). Useful and interesting but also in the case of solar radiation the conversion of infrared light in the visible spectral range (up-conversion). conveniently, the additives are chosen that you Emission spectrum one possible effective photonic reaction induced and the proportion of the reaction not needed Spectral ranges is small. The emission spectrum of the additives thus falls favorably in particular with the absorption spectrum of the chromophore in the area in which on the one hand the absorption spectrum a preferably has high extinction coefficient, and in the other hand the photonic conversion with as possible high quantum yield occurs.
Durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Merkmale findet eine deutliche Steigerung des Lichtstromes gegenüber der einfallenden Strahlung in dem für die gewünschte Reaktion benötigten Spektralbereich der Sonnenstrahlung statt auf Kosten ungewünschter Strahlungsanteile. Die Verschiebung von kurzwelliger Strahlung, insbesondere des UV-Anteils, kann in bestimmten Fällen von besonderem Vorteil sein, in denen sie zu Nebenreaktionen oder Produktschädigung führen würde. Die Verschiebung langwelliger Strahlung, insbesondere des infraroten Anteils, kann dann von besonderem Vorteil sein, wenn sie durch Bestandteile des Reaktionsgemisches, absorbiert würde, ohne zu der gewünschten photonischen Umsetzung zu führen, und somit in einer ungewünschten Erwärmung resultierte.By the effect of the features of the invention finds a significant increase in the luminous flux compared to the incident radiation in the for the desired Needed reaction Spectral range of solar radiation at the expense of undesirable Radiation components. The shift of short-wave radiation, In particular, the UV component, in certain cases of be particularly advantageous in which they would lead to side reactions or product damage. The Displacement of long-wave radiation, especially of the infrared Proportion, then can be of particular advantage when passing through constituents of the reaction mixture would be absorbed without being desired photonic conversion, and thus in an undesirable warming resulted.
Das wellenlängenverschiebene Medium besteht vorzugsweise aus Polymerformkörpern und/oder Polymerschichtsystemen, in die fluoreszierende Additive eingebracht wurden. Das Volumen des Polymers und die Konzentration der fluoreszierenden Additive können so gewählt werden, daß eine Lichtumwandlung hinsicht lich des für die photonische Umsetzung günstigsten Spektralbereichs mit einem hohen Wirkungsgrad abläuft und eine genügend hohe Konzentration der Strahlung bewirkt wird.The wavelength verschiebene Medium preferably consists of polymer moldings and / or polymer layer systems, were introduced into the fluorescent additives. The volume of Polymers and the concentration of fluorescent additives can do so chosen be that a light conversion with regard to the the photonic conversion most favorable Spectral range with high efficiency expires and a high enough Concentration of the radiation is effected.
Zur Steigerung der Effektivität der Lichtumwandlung können mehrere fluoreszierende Additive benutzt werden, die sich in ihren Absorptions- und Emissionseigenschaften unterscheiden und ergänzen. Ferner besteht die Möglichkeit, eine mehrstufige Lichtumwandlung vorzunehmen, bei der in einer ersten Stufe ein Teil des Solarspektrums auf einen ersten Spektralbereich umgesetzt wird, und in einer zweiten Stufe der zweite Spektralbereich auf einen dritten Spektralbereich umgesetzt wird.to Increase in effectiveness the light conversion can Several fluorescent additives are used, which are in their Distinguish and supplement absorption and emission properties. Further it is possible, to perform a multi-stage light conversion, wherein in a first Stage a part of the solar spectrum on a first spectral range is implemented, and in a second stage of the second spectral range is converted to a third spectral range.
Zweckmäßigerweise ist ein Konzentrator vorgesehen, der die Solarstrahlung auf das wellenlängenverschiebende Medium konzentriert. Ein solcher Konzentrator besteht beispielsweise aus einem Rinnenreflektor, insbesondere einem Parabolrinnenreflektor, in dessen Brennlinie das Medium angeordnet ist. Bei Verwendung eines Konzentrators sind wesentlich höhere Raum-Zeit-Ausbeuten des Reaktors realisierbar.Conveniently, is a concentrator provided, the solar radiation on the wellenlängenverschiebende Concentrated medium. Such a concentrator is, for example from a gutter reflector, in particular a parabolic trough reflector, in whose focal line the medium is arranged. When using a Concentrators are much higher Space-time yields of the reactor feasible.
Die Vorrichtung kann auch mit einer holographischen Vorrichtung kombiniert werden, die einen Teil des Lichts ausblendet, der zu unerwünschten Begleiterscheinungen, z.B. Neben- und Folgereaktionen oder Erwärmung infolge Absorption von Strahlung, führen würde und nicht zu der Photoreaktion beiträgt und auch nicht wirtschaftlich sinnvoll in den gewünschten Spektralbereich verschoben werden kann.The device may also be combined with a holographic device which blocks out a portion of the light which would lead to undesirable side effects, eg side reactions or heating due to absorption of radiation, and does not contribute to the photoreaction and also not economically useful in the art desired spectral range are shifted can.
Die Polymerformkörper und/oder Polymerschichtsysteme bestehen je nach Anwendungsfall aus den unterschiedlichsten optischen transparenten Polymermaterialien, wie z.B. Polymethylmethacry lat, Polymethacrylsäureester, Polymethacrylsäuren, Polyacrylsäuren und deren Ester, aus Kopolymeren dieser Materialien, wie Polymethacrylmethylimiden, Methylmethacrylat-Acrylnitril-Vinylestern, Polymethylpenten, Acrylsäure-Styren-Acrylsäure-Vinylacetat-Kopolymeren, aus Polystyren, Polyvinyltoluen, Polycarbonaten, Polyethylenen, Polyproylen, Cellulosederivaten, Polyacetalen, Polyamiden, fluorierten Acrylsäure-Polymeren, Cycloolefin-Polymeren, Polyimiden, Polyallylphthalaten, Acetatbutyraten, Polyvinylchlorid, Polyestern sowie Kopolymeren dieser Materialien.The Polymer moldings and / or polymer layer systems exist depending on the application a wide variety of optical transparent polymer materials, such as. Polymethylmethacry lat, polymethacrylic acid esters, polymethacrylic acids, polyacrylic acids and their esters, from copolymers of these materials, such as polymethacrylimethylimides, Methyl methacrylate-acrylonitrile Vinylestern, Polymethylpentene, acrylic acid-styrene-acrylic acid-vinyl acetate copolymers, from polystyrene, polyvinyltoluene, polycarbonates, polyethylenes, Polyproylene, cellulose derivatives, polyacetals, polyamides, fluorinated acrylic acid polymers, Cycloolefin polymers, polyimides, polyallyl phthalates, acetate butyrates, Polyvinyl chloride, polyesters and copolymers of these materials.
Die in die optisch transparenten Polymerformkörper und/oder Polymerschichtsysteme eingelagerten fluoreszierenden Additive sind beispielsweise p-Terphenyle, p-Quaterphenyle, p-Quinquephenyle, Oxadiazole, Oxazole, Diphenylfurane, Stilbene, Stryryle, Stryrylpyrane, Coumarine, Furane, Fluoresceine, Fuorole, Rhodamine, Uranine, Pyrane, Cyanin-Derivate, Cresyl-Violett, Malachit-Grün, Oxazone, Oxazine, Pyridine, Carbazine, Benzoxanthen-Derivate, Thioxanthen-Derivate, Sulfaflavine, Chinolone, Azachinolone, Pyrromethene, Benzimidazole, Diphenylanthracene, Thiophene, Phenylvinylene, Perylene, Perylenimide, Naphthalate, Naphthalimide, Naphthole, Phthalo- und Naphtalocyanine, Porphyrine, 4-Dicanomethylen-2-methyl-6-p-dimethylamino-styryl-4H-pyron, Perchlorate, Iodide, wie z.B. DODC- oder DTTC-Iodide oder weitere katalogisierte fluoreszierende Stoffe wie z.B. IR-26, IR-125, IR-132, IR-140, IR-144, Kodak Dye 26, Nil Blue A Perchlorat, POPOP, HPTS, sowie DCM, HITCI, DOCI, DMETCI oder Pyridinphenylborate (ASPT) und Aminophenylsulfonylstilbene (APSS).The in the optically transparent polymer moldings and / or polymer layer systems embedded fluorescent additives are, for example, p-terphenyls, p-Quaterphenyls, p-Quinquephenyls, Oxadiazoles, oxazoles, diphenylfurans, stilbenes, strylylyes, stryrylpyrans, Coumarins, Furans, Fluoresceins, Fuorols, Rhodamines, Uranines, Pyrans, Cyanine derivatives, cresyl violet, Malachite Green, Oxazones, oxazines, pyridines, carbazines, benzoxanthene derivatives, thioxanthene derivatives, Sulfaflavins, quinolones, azaquinolones, pyrromethenes, benzimidazoles, Diphenylanthracenes, thiophenes, phenylvinylenes, perylenes, perylenimides, Naphthalates, naphthalimides, naphthols, phthalo- and naphthalocyanines, Porphyrins, 4-Dicomethylene-2-methyl-6-p-dimethylamino-styryl-4H-pyrone, perchlorates, Iodides, e.g. DODC or DTTC iodides or other cataloged fluorescent Fabrics such as e.g. IR-26, IR-125, IR-132, IR-140, IR-144, Kodak Dye 26, Nile Blue A Perchlorate, POPOP, HPTS, and DCM, HITCI, DOCI, DMETCI or pyridine phenyl borate (ASPT) and aminophenylsulfonylstilbene (APSS).
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.in the The following will be embodiments with reference to the drawings closer to the invention explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Bei
Bei
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung von
Bei
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung von
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