[實用新型]光電催化還原二氧化碳反應池

有效

• 申請號: 201220446133.8
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN202933705U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李培強;史慶苓;馬韻升;張建林;牟慶平;高洪奎
• 申請（專利權）人: 黃河三角洲京博化工研究院有限公司;山東農業大學
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J19/08
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域??

本實用新型涉及一種氣液固單相、兩相或三相反應的裝置，具體涉及一種光電催化還原二氧化碳反應池。

背景技術??

光電催化技術是近年來提出的一種有效促進光生電子和空穴分離并利用光電協同作用來還原二氧化碳的新型技術。光電催化反應器作為光電催化還原二氧化碳的主體設備，很大程度上決定了光電催化還原二氧化碳的效率。隨著光電催化技術的日益成熟，光電催化反應器引起了人們越來越大的興趣。由于在光電催化反應中存在著光生電子-空穴對的高復合率、光有效利用率低、對內部恒溫要求高等問題，因此設計發明新型的反應池是研究光電催化還原二氧化碳必須攻克的技術難題。

發明內容

針對上述不足之處,本實用新型提供了一種光電催化反應器,該反應器不僅為光電催化二氧化碳提供了適合的反應空間,而且很好的解決了光電催化反應中所存在的光生電子-空穴對的高復合效率、光有效利用率低、內部恒溫效果差等問題。

本實用新型的具體技術方案是：一種光電催化還原二氧化碳反應池，包括反應池Ⅰ和反應池Ⅱ，反應池Ⅰ和反應池Ⅱ通過管道連通，管道中間設置有固定板，固定板由兩塊有機玻璃板粘結而成，質子膜密封固定在兩塊有機玻璃中間，方便更換。

眾所周知質子膜是只允許質子通過的一層薄膜,在反應池Ⅰ和反應池Ⅱ中添加外加電壓的情況下,可使溶液內的帶電粒子定向移動,而質子膜的存在阻擋了其他帶電粒子的通過,使質子利用率大為提高,而質子的通過也使反應池Ⅰ和反應池Ⅱ及三電極系統有機的結合在一起,構成回路。

光電催化劑需要穩定的反應環境，其對溫度的要求尤為突出，因為不同的溫度下，催化劑的催化活性相差甚大，而在有光源參與的反應中，溫度升高是在所難免的，所以在反應池Ⅰ的外部設置有水套Ⅰ，反應池Ⅱ的外部設置有水套Ⅱ，使得反應池Ⅰ和反應池Ⅱ內部的溫度更加穩定，為最大利用光電催化劑提供了必備條件，同時在質子膜的存在以及外加電壓的作用下，光生電子-空穴對有效地分離，大大提高了二氧化碳的還原效率。

所述反應池Ⅰ的左側設置有玻璃Ⅰ，反應池Ⅱ的右側設置有玻璃Ⅱ，在合理計算成本的前提下，玻璃Ⅰ和玻璃Ⅱ使用透明的石英玻璃，根據反應需要在兩側或單側設置光源來實現雙側或單側光照。石英玻璃相對于普通玻璃來說，不僅各項性能更加優越和穩定，其透光性能尤為突出；在節約成本的前提下，很好的增大了光的有效透過率和利用率。

為了使得反應池內部溫度更加穩定，所述水套Ⅰ上設置有進水口Ⅰ和出水口Ⅰ，水套Ⅱ上設置有進水口Ⅱ和出水口Ⅱ，出水口Ⅰ所在水平位置高于進水口Ⅰ，出水口Ⅱ所在水平位置高于進水口Ⅱ。

二氧化碳的還原主要在反應池Ⅱ內進行，反應池Ⅰ與反應池Ⅱ內電解液相同，并通過質子膜有機結合，外加電源采用三電極形式，工作電極和參比電極在反應池Ⅱ，對電極在反應池Ⅰ內，通過電解液構成回路。當進行二氧化碳光電催化還原時，在反應池Ⅰ與反應池Ⅱ中加入相同的電解液，將三電極固定好，然后向反應池Ⅱ底部通入二氧化碳。接通循環水，循環水分別從進水口Ⅰ和進水口Ⅱ進入，在循環水通道內通過，對整個反應體系進行控溫，然后分別從出水口Ⅰ和出水口Ⅱ排出。光源從玻璃Ⅰ和玻璃Ⅱ射入，照射在工作電極上，在外加電壓的情況下，質子從反應池Ⅰ經過固定板中間的質子膜進入反應池Ⅱ內，在工作電極上對二氧化碳進行光電還原。

本實用新型采用這樣的結構，在最大節約成本的前提下，使得光電催化還原二氧化碳反應中光生電子-空穴對的高復合效率有效的降低，增大了光的有效透過率和利用率，反應池內部的恒溫效果更加穩定，為光電催化還原二氧化碳的有效進行奠定了基礎。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本實用新型的俯視圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖3是本實用新型的左視圖；

圖中1是反應池Ⅰ，2是玻璃Ⅰ，3是進水口Ⅰ，4是固定板，5是出水口Ⅱ，6是玻璃Ⅱ，7是反應池Ⅱ，8是水套Ⅱ，9是進水口Ⅱ，10是管道，11是出水口Ⅰ，12是水套Ⅰ。

具體實施方式

本實用新型包括反應池Ⅰ1和反應池Ⅱ7，反應池Ⅰ1和反應池Ⅱ7通過管道10連通，管道10中間設置有固定板4，固定板4由兩塊有機玻璃板粘結而成，質子膜密封固定在兩塊有機玻璃中間，方便更換。