一种粉末体系光催化分解水产氢装置的制作方法

1.本实用新型属于制氢技术领域，具体涉及一种粉末体系光催化分解水产氢装置。


背景技术：

2.随着化石燃料的大量使用，环境污染问题越来越受到人们的关注。因此，近些年来人们致力于开发出一种环保的可再生能源以缓解能源紧缺和环境问题。氢气具有热量高、无污染等特点，被认为是最清洁的可再生能源，可以有效解决目前日益严重的能源危机和环境污染问题。利用太阳能将水分解为氢气的方法被认为是可再生能源转化的一种有效手段，与电催化或热催化产氢相比，太阳能光催化产氢在生产绿色氢燃料方面具有其独特优点。光催化产氢技术最重要的一个核心就是光催化剂的使用，许多粉末材料已被证实可用作重要的光催化剂，如tio2、wo3、zno、cds、黑磷等。为了提高这些光催化剂的催化性能，提升太阳能
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氢能转换率，尽快达到产业化应用的标准，人们采用了很多种方法以提高光催化剂的产氢性能，例如形貌结构改性、掺杂、构造异质结等。然而，由于部分粉末催化剂的合成较为复杂，普遍具有稀缺性和高成本等特点，因此现有的粉末催化剂制备氢气多处于实验阶段，没有一个能够用于产业化的装置，严重限制了粉末体系光催化分解水产氢的大规模产业化应用。
3.实用新型
4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种粉末体系光催化分解水产氢装置，以解决现有技术中，粉末催化剂制备氢气缺乏能够应用于产业化装置的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
6.一种粉末体系光催化分解水产氢装置，包括产氢反应室，所述产氢反应室内设置有氙灯光源，产氢反应室连通至储氢罐，所述储氢罐连通至外部的用氢装置，所述产氢反应室内装载有粉末光催化剂。
7.本实用新型的进一步改进在于：
8.优选的，所述氙灯光源设置在催化装置中。
9.优选的，所述催化装置的四个侧壁面和底面均为冷却水循环壁面，所述冷却水循环壁面内设置有冷却水；四个侧壁面之间相互连通，每一个侧壁面和底面之间相互连通。
10.优选的，所述冷却水的温度小于10℃。
11.优选的，所述产氢反应室和储氢罐之间设置有干燥器。
12.优选的，所述干燥器为高压气体过滤器。
13.优选的，所述产氢反应室设置在磁力搅拌器上。
14.优选的，磁力搅拌器的搅拌子设置在产氢反应室的内部。
15.优选的，所述产氢反应室的上端设置有进样口。
16.优选的，所述产氢反应室的第一出气口设置在产氢反应室的上端面。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
18.本实用新型公开了一种粉末体系光催化分解水产氢装置，该装置包括产氢反应
室，该反应产氢室内部设置有氙灯光源，用于催化产氢反应室内的光催化剂粉末进行反应。本实用新型采用粉末体系产氢的方式来解决了缺乏粉末产氢装置的问题。本实用新型适用于粉末材料与水反应的光催化产氢方式，安全性能高，利于收集，便于推广应用。
19.进一步的，氙灯光源设置在催化装置中，通过调整催化装置中的冷却水温度以控制粉末体系光催化反应的温度。
20.进一步的，催化装置的四周设置有冷却水循环壁面，以调整氙灯的温度。
21.进一步的，产氢反应室生产出来的氢气通过干燥器进行干燥，以过滤提升氢气纯度，去除水汽等物质。
22.进一步的，产氢反应室的底部设置有磁力搅拌器，使得在整个产氢过程中磁力搅拌器能够促进反应粉末的均匀。
23.进一步的，进样口设置在产氢反应室的上端，方便样品的加入。
24.进一步的，因为氢气的密度较小，将产氢反应室的排氢气的出口设置在整个装置的上端面，方便氢气的排出。
附图说明
25.图1为本实用新型的三维立体结构图；
26.图2为本实用新型的结构简图；
27.图3为催化装置的正视图；
28.图4为催化装置的侧视图。
29.其中：1
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氙灯光源；2
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进样口；3
‑
催化装置；4
‑
产氢反应室；5
‑
第一出气管；6
‑
干燥器；7
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第二出气管；8
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输气管；9
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储氢罐；10
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磁力搅拌器；11
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搅拌子；12
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盒体；13
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进水管；14
‑
腔体；15
‑
冷却水循环壁面；16
‑
回水管。
具体实施方式
30.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.参见图1和图2，本实用新型公开了一种粉末体系光催化分解水产氢装置，该装置整体设置在盒体12中，该装置包括产氢反应室4、磁力搅拌器10、干燥器6和储氢罐9，干燥器6和储氢罐9均架装在整个盒体12中，盒体12为黑色，能够保护整个反应过程。
33.更为具体的，该装置包括产氢反应室4，产氢反应室4设置在磁力搅拌器10的上部，所述产氢反应室4的材质为金属材质，如不锈钢材质，产氢反应室4的下部为敞开式，设置在
磁力搅拌器10上，使得磁力搅拌器10上的搅拌子11在产氢反应室4内部的底部；产氢反应室4的内部设置有催化装置3，催化装置3中设置有氙灯光源1，整个催化装置3的上端被固定悬挂在产氢反应室4中，催化装置3的下端和磁力搅拌器10不接触，催化装置3中的冷却水连通至外部的冷却水供给装置。产氢反应室4的上端设置有进样口2，产氢反应室4的上部连通有第一出气管5，第一出气管5的另一端连通至干燥器6的进气端，产氢反应室4内通过进样口2放置有粉末光催化剂，如tio2、wo3、zno、cds、黑磷等；干燥器6的出气端通过第二出气管7连通至储氢罐9的进气端，储氢罐9的出气端通过输气管8连通至外部的用氢装置。储氢罐9能够采用汉英机器的ln
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g高压气体过滤器，其型号为ln
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g*
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280/40。
34.参见图3和图4为催化装置3的结构示意图，催化装置3整体为四方体结构，其除了上端面的以外的剩余五个壁面均为冷却水循环壁面15，该冷却水循环壁面15中流动有冷却水，冷却水循环壁面15中流动的冷却水温度小于10℃，催化装置3的周围为冷却水循环壁面15，内部为腔体14，腔体14中的介质为空气，腔体14中悬挂有氙灯光源1，悬挂氙灯光源1的支架和盒体12的上端面连接。通过该催化装置3，使得氙灯光源1向整个产氢反应室4释放的光源温度得到控制。冷却水循环壁面15的顶部连通有冷却水进水管13和回水管16。进水管13和回水管16均连通至盒体12外部的供水系统，使得在冷却水循环壁面15中的冷却水能够维持在设定温度范围内。
35.本实用新型的工作原理。
36.本装置针对现有技术中缺乏适用于大规模粉末体系产氢装置的弊端，提供一种粉末体系制氢装置。将粉末光催化剂从产氢反应室4顶部的进样口2处加入，产氢反应室4的底部固定连接有磁力搅拌装置10，通过磁力带动反应室内的搅拌子11旋转搅拌，以达到充分混合粉末体系内反应物的目的。通过调整催化装置3中的冷却水温度以控制粉末体系光催化反应的温度，冷却水温度小于10℃，产氢反应室4上设有与反应室内部连通的第一出气口，第一出气口外端连接有插入产氢反应室4内的第一出气管5，第一出气管5与干燥器6相连通，反应所产生的氢气由第一出气管5扩散至整个装置中间的干燥器6，用以除去反应中可能生成的副产物，如水蒸气等，随后经第二出气管7输送进储氢罐9中，最后经输气管连接至其他设备上。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。