[發明專利]一種全天候光/電催化反應裝置

無效

• 申請號: 201310393663.X
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103464060A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 李和興;李貴生;李芳
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;B01J19/08;B01J19/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 張美娟

技術領域

本發明涉及一種反應裝置，具體為一種全天候光/電催化反應裝置，屬于光/電催化反應裝置的設備技術領域、紫外光響應光催化劑的應用領域。

背景技術

光催化現象是20世紀70年代Fijishima和Honda等人在研究水在二氧化鈦電極上的光致分解時發現的。光照使半導體TiO₂產生具有極強氧化還原能力的電子-空穴對，而半導體本身作為一種反應媒介，在反應前后是沒有變化的。這個過程促進了將光能轉化成為化學反應的推動力的作用，使得此反應中的半導體與催化反應中的催化劑作用類似，從而形成了光催化的概念與方法，也進一步發展出半導體光催化技術在環境治理和能源開發等方面的研究。近年來，發展了將光催化技術與其他技術的聯合應用，如光與電的聯合，可以達到提高反應活性的目的。

目前發現的具有光催化活性的半導體材料有很多，如TiO₂、ZnO、α-Fe₂O₃、ZnS、CdS、WO₃、SnO₂、SrTiO₃等等。其中最有實用意義的是TiO₂，其廉價易得、無毒無害、化學性質穩定、抗光腐蝕性強、催化活性活性高、無二次污染等優點，備受人們關注。然而，鑒于TiO₂對光的吸收響應范圍僅為小于380nm的紫外光部分，對太陽能的利用效率低的缺點，目前仍然難以實現大規模工業化的應用。

近年來，為了解決光催化劑的實際應用問題，研究者從光催化劑制備和改性、光催化反應機理等方面做出了大量的研究，但光催化技術的實用能力仍受到一定的限制和阻礙。因此，依據光催化劑的優勢，設計有效的光催化反應裝置，不僅能真正體現光催化劑的價值，也可以為實現光催化技術的實際應用提供一個有效的方案。

發明內容

本發明提供了一種全天候光/電催化反應裝置，以滿足在僅利用太陽能的作用下，更加有效的進行全天候光（電）催化反應。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種全天候光/電催化反應裝置，包括紫外光照射系統和儲能系統；所述的儲能系統由儲蓄電池和單晶SiO₂太陽能電池板兩個部分組成，儲蓄電池和單晶SiO₂太陽能電池板通過導線電連接；所述的紫外光照射系統由石英玻璃反應容器和包圍在反應器四周的紫外燈組成；在所述的反應器內插有兩根電極，所述的紫外燈、電極與儲蓄電池電連接。

所述的儲蓄電池和紫外照射系統設置在一個獨立的反應箱體中，反應箱體的一側壁上設置有反應容器視窗，紫外燈安裝孔和電極插口。太陽能電池板接受太陽照射后，將獲得的能量儲存在儲蓄電池中，再以電能的形式供以反應裝置各部分系統的正常運行。

所述的反應容器整體為石英玻璃材質，使得紫外光線可以完全透射到反應容器內反應液的催化劑。

所述的紫外燈管為可裝卸的設置，以便于滿足不同的紫外波長照射的需要。

所述的反應容器為圓柱狀，軸向水平放置；所述的紫外線照射系統均勻環繞反應容器，呈軸堆成設置。

更進一步地，所述的紫外線照射系統設置于一與反應容器同軸的圓柱狀反射腔內，并且反射腔的內腔面為鏡面設計。使得光線在反射腔內反射以達到對光的最大利用程度。

所述的紫外線照射系統的燈源為6×4W的一組單一波長紫外燈管。

作為進一步的改進，反應裝置具有兩個電路系統，一個是由外接太陽能電池板連接至儲蓄電池的供能系統，另一個則是通過交流-直流(AC/DC)變換器與外部電源連接，作為備用電源供能系統。

所述的反應箱體上還設置有鼓風口，從鼓風口處安裝一導管插入溶液中；可以在反應過程中向里面鼓入空氣的同時，達到攪拌的作用。

從上述的技術方案可以看出，本發明著重通過設計將太陽光中占大部分的可見光轉換成在光催化反應中利用效率更高的紫外光的反應器，從實驗裝置的部分來有效的提高光催化反應的效率。裝置由兩部分組成，即太陽能電池板和反應箱體，太陽能電池板主要用于吸收太陽光能量然后將其轉換為電能儲存至反應箱體的蓄能電池中，以供及反應箱體的正常運作。箱體的各個部分均設計在內殼，只將反應容器的部分外露出來，放置可拆卸紫外光燈管以及反應容器，反應容器為透光性好的石英材質玻璃，要求對反應裝置的設計做到導電線路安全、合理的基礎上簡化反應裝置的結構。