[发明专利]一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，特别涉及用于还原二氧化碳的一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构。

背景技术

随着经济社会的发展，化石燃料的消耗逐年增加。化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳，加剧了温室效应，因而捕获二氧化碳迫在眉睫。目前，二氧化碳捕获技术主要分为燃后捕获、燃前捕获和富氧燃烧这三大类。作为燃后捕获的一种方式，光催化还原技术采用外加光源照射具有光催化活性的半导体，将二氧化碳还原成甲醇等有机燃料，可以很好地缓解地球温室效应。

光催化反应效率主要与催化剂活性、反应器结构有关。作为光催化反应的载体，光催化反应器的结构性能直接影响光子的传输、吸收，进而影响反应效率。与其它光催化反应器相比，蜂窝光纤反应器将光纤传导光与光纤负载催化剂两者相结合，既提高了光子传输效率和利用效率，又增加了反应面积，具有较高的光催化反应性能。

蜂窝光纤反应器由大量的平行直流道组成，每个独立的流道内布置一根光纤传导光，每个流道(单元)中的辐照场和流场都相对独立。通过增加流道可实现光催化反应器的规模化。由于光催化还原反应主要为表面反应，而单个反应通道只有两个表面用于反应，这直接影响光子的吸收和反应的进行。反应表面较少仍是制约蜂窝光纤反应器效率的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，在固定底座6上固定多反应表面反应器1，密封装置7固定在多反应表面反应器1上下两边，通道入口3和通道出口5分别固定在多反应表面反应器1左右两边；紫外光源2紧靠通道出口5，并与密封装置7固定，混合搅拌装置4安装在通道入口3内；其中密封装置7中充满惰性气体用于隔绝外界空气；反应前从通道入口3处通入惰性气体，一方面检查装置气密性，另一方面排出反应器中的空气，目的在于更好地测量反应的转化效率；

所述多反应表面反应器水平固定在底座6上，并由底座固定于实验装置内。

所述多反应表面反应器1包括5-40个相互独立的单个反应通道8，每个反应通道之间由陶瓷材料连接，使光照、反应互不干涉，相互独立，从而反应通道数的增加实现反应器的规模化。

所述每个反应通道的结构为在反应通道的中心固定光纤9，光纤9与反应通道内壁面13之间固定一中层圆筒，从而新增的两个反应表面，形成两个流动通道14：反应表面由两层增至四层；中层圆筒内壁面11和中层圆筒外壁面12，并在光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12和反应通道内壁面13上涂有催化剂；因此，在合适的光强下，反应物二氧化碳和水蒸气进一步高效地吸收光子，在更多的催化剂涂层表面参与反应。

所述单个反应通道的外围半径为1.6mm，中层圆筒半径为1.0mm，壁厚为0.1mm，长度为50mm。

所述光纤的半径为0.5mm，长度为60mm，光纤两端通过光纤固定器固定。

本发明的有益效果是本发明的核心装置为多反应表面反应器，由底座固定于实验装置内。通过光源的逆向布置，在每个反应通道内布置拥有四个催化剂涂层表面的反应表面，有限的光子得以充分利用，光催化反应的效率得以提高，进而提高反应产量。通过改变光源的输入功率和中层圆筒壁面的相对位置，可以得到不同的辐照场。采用对比实验，可以得到反应最优效率时的光源功率和反应表面的位置。

附图说明

图1为本发明所述的结构示意图。

图2为本发明所述的多反应表面反应器的截面示意图。

图3为本发明所述的反应器单个反应通道的结构示意图。

其中各编号对应名称为：多反应表面反应器1、紫外光源2、通道入口3、混合搅拌装置4、通道出口5、固定底座6、密封装置7、单个反应通道8、光纤9、光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12、反应器内壁面13、流动通道14。

具体实施方式

本发明提出一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构。下面结合附图对本发明予以说明。