[發明專利]一種采用光催化的制氫裝置

無效

• 申請號: 200710072683.1
• 申請日: 2007-08-20
• 公開（公告）號: CN101139084A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 陳剛;李中華;李英宣;張紅杰;周超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 吳國清

技術領域

本發明涉及制氫裝置，尤其是涉及紫外光、可見光以及太陽光催化制氫裝置。

背景技術

人類能源體系的結構在不斷地變化。目前，人類正在從以石油、烴類等液體燃料為主，向以天然氣、氫氣等氣體燃料為主的能源方向發展。這種變化表明，從21世紀中期開始，人類社會將逐漸步入氫經濟時代。氫，作為一種可再生的二次能源，其熱值高，反應速度快，制備途徑多，儲存方式多樣，適應各種工業需求。氫在釋放能量后的副產物是水，對環境的污染輕。對于解決人類可持續發展中所面臨的能源問題具有重要意義。目前，制氫的方式是多種多樣的，有化合物重整、分解、光解或水解等，也可通過電解水制氫，或是利用產氫微生物進行發酵或光合作用來制取氫氣。太陽能光催化分解水制氫，沒有統一的、商業化的裝置，且多數不能實現制氫性能的連續穩定，易污染環境、安全性差。

發明內容

本發明為了解決現有光催化制氫裝置沒有統一的、商業化的裝置，且多數不能實現制氫性能的連續穩定，易污染環境和安全性差的問題，提供了一種采用光催化的制氫裝置，解決上述問題的具體技術方案如下：

本發明包含循環泵1、閥門2、壓力計4、取樣閥6、氣體輸入管路9、進水管10、出水管11、氣體輸入閥12和氣體輸出管路13，它還包含有反應容器3、光源5、氣體平衡器7和磁力攪拌器14，反應容器3采用石英、玻璃或不銹鋼材料制成，反應容器3的壁腔內盛有水和催化劑，反應容器3內設有環形水冷器8，光源5設在環形水冷器8的圓心處，環形水冷器8的上端與循環冷卻進水管10和循環冷卻出水管11連通，循環水進水管10和出水管11分別與循環水源連接，反應容器3的底端面設在磁力攪拌器14上方，氣體輸入管路9上設有壓力計4、取樣閥6和氣體輸入閥12，管路內充入氣體，循環泵1的輸入端與氣體輸入管路9相連，循環泵1的輸出端與氣體平衡器7的輸入端連接，氣體平衡器7內盛有液體，液體為水，氣體平衡器7的輸出端與反應容器3相連通，氣體輸出管路13的一端與反應容器3相連通，氣體輸出管路13的另一端與閥門2的一端連接，閥門2的另一端與氣體輸入管路9連通。

本發明的優點如下：能采用多種光源，而且更換發光光源非常簡單；反應容器3為內置式，可使光源發出的光得到充分利用；可在線實時監測、評價連續穩定；實時通入保護氣體，安全性好。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。圖中16是放水閥，17是橡膠密封蓋。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1描述本實施方式。本實施方式由循環泵1、閥門2、反應容器3、壓力計4、光源5、取樣閥6、氣體平衡器7、氣體輸入管路9、進水管10、出水管11、氣體輸入閥12、氣體輸出管路13和磁力攪拌器14組成，反應容器3采用石英、玻璃或不銹鋼材料制成，反應容器3的壁腔內裝有水和催化劑，反應容器3內設有環形水冷器8(石英材料制得更有利于光的透過)，光源5設在環形水冷器8的圓心處，光源5采用高壓汞燈或高壓氙燈，環形水冷器8的上端與循環冷卻進水管10和循環冷卻出水管11連通，循環水進水管10和出水管11分別與循環水源連接，反應容器3的底端面設在磁力攪拌器14上方，氣體輸入管路9上設有壓力計4、取樣閥6和氣體輸入閥12，管路內經氣體輸入閥12充入氣體，氣體采用惰性氣體N₂或Ar氣，循環泵1的輸入端與氣體輸入管路9相連，循環泵1的輸出端與氣體平衡器7的輸入端連接，氣體平衡器7內盛有液體，液體為水，氣體平衡器7的輸出端與反應容器3相連通，氣體輸出管路13的一端與反應容器3相連通，氣體輸出管路13的另一端與閥門2的一端連接，閥門2的另一端與氣體輸入管路9連通。

氣體平衡器7用來控制氫裝置內的壓力。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點在于還增加有風冷器15，風冷器15設在反應容器3的上方。保證光源穩定的發光和延長使用壽命。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一的不同點在于在反應容器3壁腔內還增加有空穴犧牲劑，空穴犧牲劑采用甲醇，按質量百分比甲醇占水的5～10％。

具體實施方式四：本實施方式的催化劑為：NaTaO₃、KTaO₃、NaNbO₃或KNbO₃。

具體實施方式五：本實施方式的反應容器3壁腔內水和催化劑按質量百分比催化劑占水的0.025～0.125％。

具體實施方式六：本實施方式的反應容器3的上端面采用橡膠材料密封。

本發明的工作原理：