[发明专利]一种齿轮型氢气分离器

摘要

本申请涉及一种齿轮型氢气分离器，由于采用将黑硅太阳能电池作为驱动电机的存储电源，当发生断电等情况时，装置也能够正常运转，减小了装置发生故障的几率，节省了维修成本和人工查看时间，提高了企业的运转效率，同时避免了由于不能及时处理和纯化氢气造成的潜在危险。

主权项

1.一种齿轮型氢气分离器，包括多通道钯膜氢气分离器，其特征在于：围绕多通道钯膜氢气分离器分别依次环绕设置有电加热套和保温材料层，沿电加热套上等间距缠绕有氢气产品出气管，所述氢气产品出气管的一端设置有一个电磁阀，电磁阀的另一端连接有氢气原料进气管，所述氢气产品出气管的另一端设置有密封件且与多通道钯膜氢气分离器相连；所述电加热套的一端通过电线连接至一加热装置，所述加热装置的内部设置有电池组件，所述电池组件主要由黑硅太阳能电池构成；所述黑硅太阳能电池基于P型硅片的黑硅结构，该黑硅结构为在硅片表面金字塔结构基础上利用Cu/Ni合金膜的辅助化学法刻蚀制备；所述黑硅结构上面依次为扩散层、光活性层、SiO2/Al2O3/SiNx叠层钝化膜、电极缓冲层和上电极；所述光活性层掺杂有Fe3O4磁性纳米粒子；所述黑硅结构下面依次为电极缓冲层、下电极；所述黑硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：步骤一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，将硅片浸泡在由硫酸:双氧水按体积比为3:2配制的混合溶液中并进行超声处理5min，将硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去离子水对硅片冲洗2min，接着将硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化层，最后用去离子水冲洗2min；步骤二，制备金字塔结构：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的异丙醇混合溶液，将硅片置于混合溶液中于80℃下超声腐蚀1h，在硅片表面得到金字塔减反结构；步骤三，制备黑硅结构：将硅片放置于磁控溅射仪中，抽真空至1.2×10‑4Pa以下，同时磁控溅射Cu靶、Ni靶，功率分别为140W、120W，磁控溅射Cu靶、Ni靶时间为5min，使其形成Cu/Ni合金膜；将上述溅射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7MH2O2和8.3MHF的混合溶液中，在92℃下腐蚀100min，使硅片表面腐蚀出硅纳米结构，即黑硅结构，腐蚀完后用盐酸溶液对其进行清洗，去除残留的Ni颗粒，最后用去离子水清洗硅片；步骤四，制备黑硅太阳能电池：1)将制备好的硅片，采用三氯氧磷液态源扩散形成扩散层，扩散温度为800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧气的等离子体周边刻蚀，将硅片的边缘的扩散层去除，使上下两面隔断，然后利用3vol％低浓度氢氟酸溶液对硅片清洗30s去除磷硅玻璃；2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的质量比将Fe3O4磁性纳米粒子掺杂到光活性层溶液中，掺杂浓度为1％，然后将硅片置于上述光活性层溶液中，超声振荡30min，在硅片表面覆盖一层光活性层；其中，Fe3O4磁性纳米粒子采用液相共沉淀方法制备如下：将0.85gFeCl3·6H2O与0.3gFeCl2·4H2O，在氮气保护下溶解于200mL超纯水中制成铁盐混合溶液；80℃下，强烈磁力搅拌，将2mL质量浓度为25％的氢氧化氨溶液缓慢加入铁盐混合溶液中，当pH值升高到7～8时，铁盐水解产生大量黑色的Fe3O4磁性纳米粒子，继续滴加氢氧化氨至pH＝9反应3h，使水解趋于完全；将黑色Fe3O4磁性纳米粒子用磁铁从溶液分离出来，超纯水洗涤，然后分散于200mL超纯水中，加入2mL质量浓度为25％的氢氧化氨溶液和1mL油酸，于80℃恒温强烈磁力搅拌1h，最后向溶液中缓慢加入质量浓度为36％的浓盐酸，直至烧瓶中产生块状沉淀，将块状沉淀用磁铁收集后再用乙醇清洗3次，去除未反应的油酸，得到油酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子；3)采用高温热氧化法，将上述所得的硅片载入高温氧化炉，向炉内通入氧气，使硅片在氧化氛围中，表面逐渐被氧化生成5～10nm厚的SiO2，然后将该硅片放入磁控溅射仪中，利用反应磁控溅射方法首先蒸镀一层Al2O3薄膜，厚度40nm，然后再利用PECVD法沉积一层氮化硅，使其形成SiO2/Al2O3/SiNx叠层钝化膜；4)制备电极缓冲层：利用射频磁控溅射方法，分别在硅片上表面和下表面沉积一层Cr膜，厚度为100nm，作为上下电极的缓冲层；5)制备电极：采用丝网印刷的方法，分别制作黑硅太阳能电池的上下电极和背电场，最后对黑硅太阳能电池烧结，使电极与硅形成良好的欧姆接触，然后将导线连接至上下电极。