[发明专利]一种复合光催化反应系统

说明书

本发明公开了复合光催化反应系统，包括空心基座、光跟踪导光装置、二次聚光装置、光热发电装置、光伏发电装置、光催化反应装置和储电变电装置；二次聚光装置汇聚太阳光并反射至光跟踪导光装置，光跟踪导光装置将太阳光传导至光催化反应装置进行光催化反应；聚光产生的热能传导至光热发电装置进行光热转换产生电能，光伏发电装置将太阳光进行光电转换产生电能。本发明将光跟踪、聚光、导光、光伏发电、光热发电及光催化技术进行完美整合，提高了整个系统对太阳光的利用率；分光使光线可以满足大部分不同催化剂的光响应波长，使参与反应的光线能量密度变大，提高了反应速率，将侧光光纤组用于光催化反应的导光，提高了光催化反应效率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种复合光催化反应系统。

背景技术

目前，我国对于光催化反应体系的分类已经有了相关的国家标准，根据国家标准，市场上常见的商用光催化反应系统基本分为常压体系和负压体系。光催化技术发展到今天，已经有较多的催化反应体系和装置被开发出来，由于除了自身特性之外，光催化剂的光催化行为还受到入射光角度、光源距离、照射方式等工艺条件的限制。

光催化按照取样方式分为在线采样和间歇采样，按照光源位置分为内置式和外置式，光辐照能量分布主要影响因素有反应期的集合类型、光学厚度、光源位置及辐照波长等，光源内置及使用浸入式光源，该种浸入式光源基本使用的是人工光源，该种反应装置虽然光能直接找到光催化剂上不被器壁所吸收或反射，但大功率的人工光源使反应系统耗能较大，成本太高，然而外置式的反应系统光源可以使用太阳光等天然光源，但反应系统使用的器壁必须为品质优良的如石英质的透光窗。尽管如此，还是有部分光在光路中被反射或消耗，因此将催化剂固载到光源外壁上是一种能提高光利用率的办法。

光催化反应装置多处于实验室阶段，主要分为大型反应器、悬浮液反应器、单/多通道反应器、平板反应器、毛细管反应器等，其中，大型反应器单次反应量较大，适用于量化产氢，但其反应比表面积低，试剂浪费较大，条件监测和控制较难；悬浮液反应器与大型反应器作用原理类似，但体积变小，应用超声分散技术将催化剂分散于水中，并备有搅拌装置，加快反应速度，其缺点是催化剂使用后的分离难度较大，且悬浮液使日光发生反射、折射与吸收，造成量子效率变低；多通道反应器可认为是单通道反应器的阵列，但其流量较小，难以满足量化反应；毛细管反应器的优点是拥有较大的比表面积，但参与反应的只有管内壁与水接触的较少的催化剂，效率并不高。微型反应器量子效率较高，可以快速实现催化剂的检测，液体及催化剂均消耗较小，可以实现对流体的精确控制，但由于体积小，处理量小，多用于实验室，平板反应器是目前应用最为广泛的反应器之一。因此，有必要开发一种新型的复合光催化反应系统及方法，提供光能利用率及效率。

目前，太阳光的光催化反应器单次聚光倍数低、配光曲线导向性差、催化剂回收困难、催化装置清洗困难、催化装置制作工艺困难等问题，因此，有必要提供一种光线跟踪、聚光、导光、光伏发电、光热发电及通过表面固定有光催化剂的侧光光纤相结合的复合光催化反应系统及方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种复合光催化反应系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复合光催化反应系统，包括空心基座10、光跟踪导光装置20、二次聚光装置30、光热发电装置40、光伏发电装置70、光催化反应装置50和储电变电装置80；二次聚光装置30设置在光跟踪导光装置20上，光跟踪导光装置20设置在空心基座10上，光催化反应装置50设置在空心基座10内；光热发电装置40、光伏发电装置70均与储电变电装置80电连接。

所述二次聚光装置30包括设置在光跟踪导光装置20上的初级反射抛物镜301、次级反射抛物镜302及连接支架303，次级反射抛物镜302通过连接支架303固定在初级反射抛物镜301上；初级反射抛物镜301的焦点与次级反射抛物镜302的焦点重合；光热发电装置40包括第一光热发电装置41，第一光热发电装置41固定设置在次级反射抛物镜302后面。