[发明专利]一种采用光催化的制氢装置

说明书

技术领域

本发明涉及制氢装置，尤其是涉及紫外光、可见光以及太阳光催化制氢装置。

背景技术

人类能源体系的结构在不断地变化。目前，人类正在从以石油、烃类等液体燃料为主，向以天然气、氢气等气体燃料为主的能源方向发展。这种变化表明，从21世纪中期开始，人类社会将逐渐步入氢经济时代。氢，作为一种可再生的二次能源，其热值高，反应速度快，制备途径多，储存方式多样，适应各种工业需求。氢在释放能量后的副产物是水，对环境的污染轻。对于解决人类可持续发展中所面临的能源问题具有重要意义。目前，制氢的方式是多种多样的，有化合物重整、分解、光解或水解等，也可通过电解水制氢，或是利用产氢微生物进行发酵或光合作用来制取氢气。太阳能光催化分解水制氢，没有统一的、商业化的装置，且多数不能实现制氢性能的连续稳定，易污染环境、安全性差。

发明内容

本发明为了解决现有光催化制氢装置没有统一的、商业化的装置，且多数不能实现制氢性能的连续稳定，易污染环境和安全性差的问题，提供了一种采用光催化的制氢装置，解决上述问题的具体技术方案如下：

本发明包含循环泵1、阀门2、压力计4、取样阀6、气体输入管路9、进水管10、出水管11、气体输入阀12和气体输出管路13，它还包含有反应容器3、光源5、气体平衡器7和磁力搅拌器14，反应容器3采用石英、玻璃或不锈钢材料制成，反应容器3的壁腔内盛有水和催化剂，反应容器3内设有环形水冷器8，光源5设在环形水冷器8的圆心处，环形水冷器8的上端与循环冷却进水管10和循环冷却出水管11连通，循环水进水管10和出水管11分别与循环水源连接，反应容器3的底端面设在磁力搅拌器14上方，气体输入管路9上设有压力计4、取样阀6和气体输入阀12，管路内充入气体，循环泵1的输入端与气体输入管路9相连，循环泵1的输出端与气体平衡器7的输入端连接，气体平衡器7内盛有液体，液体为水，气体平衡器7的输出端与反应容器3相连通，气体输出管路13的一端与反应容器3相连通，气体输出管路13的另一端与阀门2的一端连接，阀门2的另一端与气体输入管路9连通。

本发明的优点如下：能采用多种光源，而且更换发光光源非常简单；反应容器3为内置式，可使光源发出的光得到充分利用；可在线实时监测、评价连续稳定；实时通入保护气体，安全性好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。图中16是放水阀，17是橡胶密封盖。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式由循环泵1、阀门2、反应容器3、压力计4、光源5、取样阀6、气体平衡器7、气体输入管路9、进水管10、出水管11、气体输入阀12、气体输出管路13和磁力搅拌器14组成，反应容器3采用石英、玻璃或不锈钢材料制成，反应容器3的壁腔内装有水和催化剂，反应容器3内设有环形水冷器8(石英材料制得更有利于光的透过)，光源5设在环形水冷器8的圆心处，光源5采用高压汞灯或高压氙灯，环形水冷器8的上端与循环冷却进水管10和循环冷却出水管11连通，循环水进水管10和出水管11分别与循环水源连接，反应容器3的底端面设在磁力搅拌器14上方，气体输入管路9上设有压力计4、取样阀6和气体输入阀12，管路内经气体输入阀12充入气体，气体采用惰性气体N₂或Ar气，循环泵1的输入端与气体输入管路9相连，循环泵1的输出端与气体平衡器7的输入端连接，气体平衡器7内盛有液体，液体为水，气体平衡器7的输出端与反应容器3相连通，气体输出管路13的一端与反应容器3相连通，气体输出管路13的另一端与阀门2的一端连接，阀门2的另一端与气体输入管路9连通。

气体平衡器7用来控制氢装置内的压力。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于还增加有风冷器15，风冷器15设在反应容器3的上方。保证光源稳定的发光和延长使用寿命。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于在反应容器3壁腔内还增加有空穴牺牲剂，空穴牺牲剂采用甲醇，按质量百分比甲醇占水的5～10％。

具体实施方式四：本实施方式的催化剂为：NaTaO₃、KTaO₃、NaNbO₃或KNbO₃。

具体实施方式五：本实施方式的反应容器3壁腔内水和催化剂按质量百分比催化剂占水的0.025～0.125％。

具体实施方式六：本实施方式的反应容器3的上端面采用橡胶材料密封。

本发明的工作原理：