本技术属于光催化设备,具体涉及一种循环式光催化全解水反应装置。
背景技术:
1、光催化制氢的概念最早可以追溯到20世纪初,光催化反应器制氢的基本原理是利用光能来激发催化剂或半导体材料中的电子,从而促使水分子发生水分解反应,产生氢气和氧气。
2、光催化制氢是一种可再生能源技术,可以利用太阳能等光源来产生氢气,氢气可以用于燃料电池发电、燃料储存和其他能源应用。光催化制氢有潜力成为未来能源生产的一部分,有助于应对能源危机和降低对传统能源的依赖。
3、半导体光催化剂是影响光催化全解水反应效果的关键,例如钛酸锶srtio3、硫化镉cds、氮化碳g-c3n4等,这些都是优异的光解水催化剂。然而,目前光催化剂全解水制氢普遍存在太阳能-氢能转化率较低的现象,并且对光催化剂各方面改性研究较多,对适合光催化剂参与的光催化反应器装置的改进却较少。光催化反应器是影响光解水效率的重要因素之一,是发生光化学反应的重要场所,提高光源利用率是最直接的解决办法。
4、申请号为cn201520819335.6的中国专利涉及一种光催化分解水的反应器,包括反应器主体和设置在其上方的凹形盖板,所述反应器主体包括玻璃夹层、进气口、出气口、进水口和出水口;所述进气口和所述出气口均贯穿所述玻璃夹层连接至所述反应器主体的内部,所述进水口和所述出水口分别连接至所述玻璃夹层的内腔;所述反应器主体的上端开口处设有向外水平延伸的边沿,所述凹形盖板的边缘处盖合在所述反应器主体的边沿上,所述凹形盖板的边缘处与所述边沿之间设有密封垫圈。该专利结构简单、操作简便;密封性好,易于将反应产生的氢气和氧气导出反应器加以检测;可对光催化分解水过程进行滤光处理,还可更好地保持反应过程温度恒定。
5、但是该专利光催化剂在光催化反应器中会出现光催化剂出现堆叠问题,导致光催化剂光吸收能力明显下降,从而降低了光解水效率。
技术实现思路
1、针对上述缺点,本实用新型提供了一种循环式光催化全解水反应装置,本实用新型能防止光催化剂出现堆叠或沉底现象,进而提升光催化剂吸收能力,提升光解水效率。
2、为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
3、一种循环式光催化全解水反应装置,包括顶部开口的透明反应池,所述反应池的顶部开口处活动插设有密封盖,所述密封盖的顶部设有搅拌装置;
4、所述搅拌装置包括搅拌电机,所述搅拌电机的外壁对称设有多个电机支撑脚,所述电机支撑脚通过螺栓和密封盖固定连接;所述密封盖的中部穿设有连接孔,所述连接孔内固定有旋转密封圈,所述搅拌电机的输出轴穿过密封盖并且搅拌电机的输出轴与密封盖通过旋转密封圈转动连接;
5、所述搅拌电机的输出轴与搅拌结构固定连接,所述搅拌结构位于反应池的内部。
6、优选的,所述搅拌结构包括第一转动轴,所述第一转动轴的一端与搅拌电机的输出轴固定连接,所述第一转动轴的另一端固定连接有第一搅拌头。
7、更优选的,所述第一搅拌头包括第一圆盘,所述第一圆盘的中部与第一转动轴固定连接,所述第一圆盘的四周均匀设有多个第一搅拌桨,所述第一搅拌桨与第一圆盘垂直设置。
8、更优选的,所述第一搅拌桨的数量为3~6个。
9、更优选的,所述第一搅拌桨的中部横向设有限位管槽,所述限位管槽内转动连接有第二搅拌头。
10、更优选的,所述第二搅拌头包括第二转动轴,所述第二转动轴位于限位管槽的内部与限位管槽适配并且与限位管槽进行转动连接,所述第二转动轴的一端固定有连接轴,所述连接轴伸出限位管槽的外部并且固定连接有第二圆盘,所述第二圆盘的四周均匀设有多个第二搅拌桨。
11、更优选的,所述第二搅拌桨的数量为4~6个,所述第二搅拌桨所在平面与第二圆盘所在平面之间的夹角为30~60°。
12、优选的,所述反应池包括外腔和内腔,所述外腔和内腔相连接形成密封的保温夹层,所述外腔的右侧下端连通有进水口,所述内腔的右侧上端连通有进料口,所述进料口穿过外腔并且倾斜向上伸向反应池的外部;所述外腔的左侧上端连通有出水口,所述内腔的左侧上端连通有气体采样口,所述气体采样口穿过外腔并且伸向反应池的外部;所述气体采样口位于出水口上方。
13、与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
14、本实用新型通过搅拌电机对搅拌结构进行控制实现对光催化剂的搅拌,通过第一搅拌头的设计,使第一搅拌桨进行圆周运动进行初步搅拌,产生横向的剪切力,加速光催化剂的分散,同时通过在第一搅拌桨的端部设置第二搅拌头,第二搅拌头跟随第一搅拌桨进行圆周转动的过程中,由于受到反应池内悬浊液的阻碍,并且通过第二圆盘和第二搅拌桨的角度设计使第二搅拌头进行自转,带动反应池内的悬浊液进行纵向搅动循环,从而防止光催化剂出现堆叠或沉底现象,进而提升光催化剂吸收能力,提升光解水效率。
1.一种循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,包括顶部开口的透明反应池(200),所述反应池(200)的顶部开口处活动插设有密封盖(100),所述密封盖(100)的顶部设有搅拌装置(300);
2.根据权利要求1所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述搅拌结构(400)包括第一转动轴(410),所述第一转动轴(410)的一端与搅拌电机(310)的输出轴固定连接,所述第一转动轴(410)的另一端固定连接有第一搅拌头(420)。
3.根据权利要求2所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述第一搅拌头(420)包括第一圆盘(421),所述第一圆盘(421)的中部与第一转动轴(410)固定连接,所述第一圆盘(421)的四周均匀设有多个第一搅拌桨(422),所述第一搅拌桨(422)与第一圆盘(421)垂直设置。
4.根据权利要求3所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述第一搅拌桨(422)的数量为3~6个。
5.根据权利要求3所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述第一搅拌桨(422)的中部横向设有限位管槽(423),所述限位管槽(423)内转动连接有第二搅拌头(430)。
6.根据权利要求5所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述第二搅拌头(430)包括第二转动轴(431),所述第二转动轴(431)位于限位管槽(423)的内部与限位管槽(423)适配并且与限位管槽(423)进行转动连接,所述第二转动轴(431)的一端固定有连接轴(432),所述连接轴(432)伸出限位管槽(423)的外部并且固定连接有第二圆盘(433),所述第二圆盘(433)的四周均匀设有多个第二搅拌桨(434)。
7.根据权利要求6所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述第二搅拌桨(434)的数量为4~6个,所述第二搅拌桨(434)所在平面与第二圆盘(433)所在平面之间的夹角为30~60°。
8.根据权利要求1所述的循环式光催化全解水反应装置,其特征在于,所述反应池(200)包括外腔(210)和内腔(211),所述外腔(210)和内腔(211)相连接形成密封的保温夹层,所述外腔(210)的右侧下端连通有进水口(220),所述内腔(211)的右侧上端连通有进料口(250),所述进料口(250)穿过外腔(210)并且倾斜向上伸向反应池(200)的外部;所述外腔(210)的左侧上端连通有出水口(240),所述内腔(211)的左侧上端连通有气体采样口(230),所述气体采样口(230)穿过外腔(210)并且伸向反应池(200)的外部;所述气体采样口(230)位于出水口(240)上方。