[發明專利]一種光解水制氫的反應裝置及方法

有效

• 申請號: 201310449999.3
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103523750A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 嚴建中
• 申請（專利權）人: 湖北洛克泰克儀器有限公司
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.一種光解水制氫的反應裝置，包括載氣鋼瓶（1），其特征在于，還包括反應容器（6）和氣體計量池（20），反應容器（6）包括洗氣入口（5）和產氣出口（14），載氣鋼瓶（1）依次通過減壓閥（2）和流量計（3）與洗氣入口（5）連接，反應容器（6）外部設置有用于控制反應容器內部溫度的溫控裝置，反應容器（6）通過石英玻璃板（25）和O型圈（27）密封，反應容器（6）上部設置有光源（7），氣體計量池（20）包括氣體計量池進氣室（33）和氣體計量池排氣室（36），氣體計量池進氣室（33）一端設置有氣體計量池進氣口（18），另一端與V形部一端連接，V形部另一端與氣體計量池排氣室（36）一端連接，氣體計量池排氣室（36）另一端設置有氣體計量池排氣口（19），產氣出口（14）通過三通閥（16）與氣體計量池進氣口（18）連通，氣體計量池排氣口（19）與氣體收集袋（24）連接，還包括用于測量V形部產生的標定氣泡的紅外計數器。

2.根據權利要求1所述的一種光解水制氫的反應裝置，其特征在于，所述的溫控裝置包括套設在反應容器（6）外部的夾套，夾套包括冷卻液體出口（11）和冷卻液體進口（10），冷卻液體出口（11）通過低溫/恒溫冷卻循環水機（8）與冷卻液體進口（10）連通，反應容器（6）內放置有磁子（31），反應容器（6）底部設置有磁力攪拌座（13）。

3.根據權利要求1所述的一種光解水制氫的反應裝置，其特征在于，所述的溫控裝置包括設置在反應容器（6）外部的水浴箱（37），水浴箱（37）上設置有進液口（38）和出液口（39），反應容器（6）內放置有磁子（31），反應容器（6）底部設置有磁力攪拌座（13）。

4.一種利用權利要求1所述裝置進行光解水制氫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在400?~?500mL的反應容器中加入催化劑、水及犧牲劑，反應容器中的反應液體的總體積占反應容器容積的1/4?~?1/3，催化劑、水與犧牲劑三者的質量比例范圍：1：184?~?3200：20?~?190；

步驟2、利用超聲波清洗器進行超聲1?~?3min，超聲功率為80w，以分散催化劑；

步驟3、蓋上石英玻璃板，側面用3?~?4個夾子將反應容器、O型圈和石英玻璃板夾緊，在低溫/恒溫冷卻循環水機中加入冷卻工質，使冷卻工質循環流入夾套中，控制溫度范圍為20?~30℃；

步驟4、選用光源為氙燈或高壓汞燈光源，調節光源與反應容器內液體光照面的距離范圍為4?~?8cm；

步驟5、調節三通閥使之與大氣相通，調節減壓閥，惰性氣體依次通過減壓閥、流量計進入反應容器中的反應液體中，惰性氣體通過反應容器的產氣出口經由三通閥處排空，洗氣時間為20?~?40min；

步驟6、進行第二次洗氣，調節三通閥，使產氣出口與氣體計量池進氣口相通，氣體計量池出氣口通過鋼針與大氣相通，洗氣時間為20?~?40min；

步驟7、打開光源、磁力攪拌器與低溫/恒溫冷卻循環水機，使催化劑保持懸浮狀態及反應容器中的溫度維持在室溫20?~30℃，反應液體開始反應并產生氫氣，由于氣體計量池開始處于充滿惰性氣體的常壓平衡狀態，產生的氫氣會推動氣體在氣體計量池的V形部產生固定體積的氣泡，氣泡通過V形部與氣體計量池排氣室連接的一側，通過紅外計數器對氣泡的個數進行測量，實時獲得催化劑的活性情況，最后氣體由氣體計量池的底部上升至排氣室，經過排氣口與鋼針后，最終采用氣體收集袋進行收集，備用。

5.根據權利要求4所述的光解水制氫的方法，其特征在于，所述的催化劑為鈦氧化物類催化劑或硫化鎘復合材料類催化劑或鋅硫化物類催化劑；犧牲劑為有機醇類犧牲劑或有機酸類犧牲劑或有機胺類催化劑或無機鹽類催化劑。