[实用新型]光电催化分解水制氢反应分析检测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光照和电解反应技术领域以及光电化学反应产物分析检测技术领域，具体地说，涉及光电催化分解水制氢反应分析检测系统。

背景技术

近些年来，随着化石资源的过度消耗和环境污染的日益加剧，全球范围内的能源危机和环境污染问题日渐突出，开发新型绿色可再生资源已经迫在眉睫。太阳能以其来源广泛，可再生性强，环境友好等诸多优点越来越多地引起学界和业界的广泛关注。光解水制氢通过光电化学转化将光能转化为氢能，并且氢能具有燃烧值高、无毒无污染等优点，普遍被人们视为一种高效、安全和清洁无污染的绿色能源。因此光解水制氢反应拥有解决能源和环境问题的潜力。Fujishima和Honda[Fujishima,A.,Honda,K.,Nature,1972,238(5358),37-38]首次报道了TiO₂光电化学池转化分解水的性能。但是由于光电催化分解水制氢的产物量小不易分析检测，现有装置系统体积庞大造成氢气的浓度很低，因此对产物氢气的定量检测不够准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一套气密性优异，体积较小，可施加光照、电压和循环冷凝水，以及能分析半导体催化材料的光电催化分解水制氢反应性能的光电催化分解水制氢反应分析检测系统。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现

光电催化分解水制氢反应分析检测系统，包括：光电催化分解水制氢装置和气体定量分析检测系统。

所述光电催化分解水制氢装置包括：反应器、夹套和旋盖。所述反应器为底端封闭顶端开口的圆筒形结构，其底部侧壁设置有一凸出的光照窗口，反应器下半部分同轴且密闭嵌入在圆筒形夹套的内部空间中，且反应器和夹套之间为中空，反应器底部侧壁的光照窗口伸出夹套，且其与夹套的连接处为密闭连接；反应器上半部分在夹套外部且在其内壁设置有内螺纹；在所述夹套的底部设置有进水口，顶部设置出水口；所述旋盖的外壁表面设置有外螺纹，且旋盖壁两侧分别设置第一出气口和第二出气口，旋盖通过外螺纹与反应器的内螺纹配合且密封连接；第一电极柱，第二电极柱，第三电极柱贯穿旋盖并与旋盖密封接触，并分别与设置在反应器内部的对电极、参比电极和工作电极相连；光照窗口处设置有密封片，所述密封片通过环氧树脂与反应器实现密封连接，通过光照窗可以对半导体催化材料施加光照，以实现光催化过程。这样，便可实现反应器的密封以及光照、偏压的施加，以及通过向夹套的进水口和出水口通入循环冷凝水可为反应系统提供温度保持和调节。

所述气体定量分析检测系统，包括：真空压力表、气相色谱、真空泵、检测系统第一进气口和检测系统第二进气口。

检测系统第一进气口和检测系统第二进气口分别与旋盖壁两侧设置的第一出气口和第二出气口密封相连，所述气相色谱设置有气相色谱定量管；所述检测系统第一进气口和检测系统第二进气口通过输气管与气相色谱的气相色谱定量管的进气口相连，气相色谱定量管的出气口通过输气管与真空泵相连；在检测系统第一进气口、检测系统第二进气口与气相色谱定量管进气口相连的输气管上并联真空压力表，用来监测反应体系内的气体压力；在检测系统第一进气口、检测系统第二进气口与真空压力表相连的输气管上设置有第一二通阀；在真空压力表与气相色谱定量管的进气口相连的输气管上设置有第二二通阀；在气相色谱定量管的出气口与真空泵相连的输气管上设置有第三二通阀。

在本实用新型的技术方案中，所述第一电极柱、第二电极柱和第三电极柱均为铜电极柱。

在本实用新型的技术方案中，所述反应器材质为玻璃。

在本实用新型的技术方案中，所述夹套材质为玻璃，厚度为10mm--15mm。

在本实用新型的技术方案中，所述旋盖材质为聚四氟乙烯。

在本实用新型的技术方案中，所述对电极为Pt对电极；所述参比电极为Ag/AgCl参比电极；所述工作电极为在导电玻璃上的TiO₂纳米棒材料。

在本实用新型的技术方案中，所述密封片为透明材质，可为石英材质或玻璃材质，优选为石英材质(采用石英材质，是因为紫外、可见和近红外光可以很好地透过密封片，减少了玻璃对入射光的过滤作用，更好地促进反应的进行)。

在本实用新型的技术方案中，所述第一二通阀、第二二通阀和第三二通阀均为电磁阀。

在本实用新型的技术方案中，所述真空压力表为量程-100kPa----0kPa，精度为2级的数显压力计。

本实用新型的光电催化分解水制氢反应分析检测系统的使用方法，按照下述步骤进行：