太阳能光催化反应器及具有该装置的光催化水处理系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种太阳能光催化反应器及具有该装置的光催化水处理系统，它包括内腔布置有固载催化剂和电极的太阳能光催化反应器，通过导热胶连接在太阳能光催化反应器内腔两个侧面的多节光伏电池，太阳能光催化反应器外接光催化水处理系统，光伏电池外接光伏发电系统，电能通过光伏控制器加载在太阳能光催化反应器的两个电极上，太阳能光催化反应器置于菲涅尔透镜下方，菲涅尔透镜置于槽式反射器二次反射面的反射光路上。该太阳能光催化水处理系统具有设计科学、具有高聚光比、全光谱利用、水处理效率高成本低、节能环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光催化反应器及具有该装置的光催化水处理系统
本专利技术涉及光催化
，具体的说，涉及了一种太阳能光催化反应器及具有该装置的的光催化水处理系统。
技术介绍
21世纪人类社会迅猛发展，但是当代资源和生态环境问题也愈发突出，开源节流是必须要选择的道路。太阳能清洁环保，总量巨大，是不错的替代能源。同时，我国面临着严重的环境污染问题，特别是水污染问题日益突出，而传统的物理和生物水处理技术又不能得到满意的结果。光催化水处理技术是近20年才出现的水处理技术，光催化水处理技术无二次污染，成本相对低廉的特点使之成为最受关注的污水处理技术。光催化技术已经成功应用于烷烃，醇，染料，芳香烃化合物，杀虫剂等有机污染物的降解净化。但是，光催化响应的光波长均处于小于400nm的紫外区域，同时，紫外辐射仅占到地球表面太阳辐射总量的4%左右。所以一般用改性催化剂扩展光谱响应范围或者使用人造紫外光源来提高效率，人造光源的紫外波段光强高于太阳光，但是，使用高中压灯具耗电量大且寿命较短，使水处理成本升高。为了解决以上问题，人们一直在寻找一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、具有高聚光比、光伏发电效率高、光催化水处理效率高，清洁环保，降低应用成本的一种太阳能光催化反应器及具有该装置的光催化水处理系统。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种太阳能光催化反应器，包括内腔、设于所述内腔中的电极板、安装在所述内腔中的金属网以及多节光伏电池，其中，所述内腔设置有入水口和出水口，内腔的上端是透光玻璃，所述电极板的一侧为阳极板，另一侧为阴极板，所述金属网位于所述阳极板与所述阴极板之间，所述金属网上设置有固载型光催化剂，待处理水充满所述内腔，多节所述光伏电池分别位于所述内腔的两侧，每一侧的多节所述光伏电池倾斜设置，所述光伏电池外接光伏发电系统，光源通过所述透光玻璃汇聚至所述内腔中，所述待处理水在所述内腔中降解。基上所述，所述光伏电池外侧覆盖有透光玻璃盖板。基上所述，每一侧的多节所述光伏电池与所述内腔的壁面之间通过导热胶连接。基上所述，所述阴极板与所述阳极板平行设置，所述阴极板与所述阳极板的高度与所述金属丝网的高度相等。基上所述，所述内腔呈长方体形状，所述太阳能光催化反应器沿宽度方向的剖截面呈等腰梯形。本专利技术的另一个方面提供一种太阳能光催化水处理系统，包括：如上所述的太阳能光催化反应器；水贮藏器，用于储存待处理水，所述水贮藏器通过水泵与所述太阳能光催化反应器的入水口连接；聚光分光装置，所述聚光分光装置安装于所述太阳能光催化反应器的上方，用于为所述太阳能光催化反应器提供光源；光伏控制器，所述光伏控制器分别连接所述光伏电池的正极和负极，所述光伏控制器的输出正极连接所述太阳能光催化反应器的阳极板，所述光伏控制器的输出负极连接所述太阳能光催化反应器的阴极板；所述光伏电池通过所述光伏控制器向所述太阳能光催化反应器的内腔输出电压和电流，从而使得在所述太阳能光催化反应器内同时进行待处理水的光催化反应和电化学催化反应。基上所述，所述光催化水处理系统还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器安装于所述水贮藏器的下方。基上所述，所述聚光分光装置包括槽式反射器、安装在所述槽式反射器的反射光路聚集处的二次平面反射器以及安装在所述二次平面反射器的反射光路上的菲涅尔透镜，所述太阳能光催化反应器安装于所述菲涅尔透镜的下方。基上所述，所述菲涅尔透镜汇聚太阳光，同时将太阳光色散成不同范围的光谱。基上所述,所述菲涅尔透镜将太阳光中的短波长光汇聚至所述太阳能光催化反应器的内腔的上端，将太阳光中的长波长光汇聚至所述太阳能光催化反应器的所述光伏电池上。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术具有以下优点：1、通过在太阳能光催化反应器内腔中设置阴极板和阳极板，在太阳能光催化反应器内形成稳定电场，通过光伏电池发的直流电能可以直接通向太阳能光催化反应器中的电极板，可以与光催化效能产生协同作用，光催化氧化和电化学氧化都能充分发挥各自功效，联合提高废水处理的效率。2、菲涅尔透镜不仅可以提高聚光比，还可以引发色散，紫光以及紫外光更偏向于接受装置中的太阳能光催化反应器，而紫外光是诱发光催化的理想光源，同时波长较长的光会聚集到太阳能光催化反应器两边的聚光光伏电池上边，而光伏电池板的响应光谱正好是波长较长的这一部分太阳光，从而可以达到太阳能全光谱的高效率利用。3、聚光比增高所来带的热量增大的问题，会造成光伏发电效率的下降，将聚光光伏电池和太阳能光催化反应器通过导热胶相连，可以利用太阳能光催化反应器的腔内水流带走一部分的热量，这样可以保证光伏电池的高可靠性和高效率。4、通过反射器反射以及菲涅尔透镜的折射，聚光比得到成倍提高，由于提高聚光比，光线能流密度得到增加，使得采用太阳光就可以进行光催化处理废水，无需利用人造光源，从而更加节能环保。其具有设计科学，具有高聚光比、光谱利用率高、降低水处理应用成本的优点。附图说明图1是本专利技术实施例中太阳能光催化反应器的剖面结构示意图。图2是本专利技术实施例中太阳能光催化反应器图。图3是本专利技术实施例中光催化水处理系统图。图4是本专利技术实施例中太阳能光催化水处理系统整体结构示意图。图5是本专利技术实施例中聚光光路图。图6是本专利技术实施例中太阳能全光谱利用示意图。图7是本专利技术实施例中光伏电池结构示意图。图8是本专利技术实施例中菲涅尔透镜的结构示意图。图中：1.内腔；1-1.透光玻璃；1-2.金属网；1-3.阴极板；1-4.阳极板；1-5.入水口；1-6.出水口；2.光伏电池；2-1.多节光伏电池的正极；2-2.多节光伏电池的负极；3.导热胶；4.光伏控制器；5.水贮藏器；6.磁力搅拌器；7.水泵；8.槽式反射器；9.二次平面反射器；10.菲涅尔透镜；10-1.红光；10-2.紫光；11.长臂；12.网状框架；13.支腿；14.液压升顶结构。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述，但是本专利技术不仅限于下述实施例。如图1、图2所示，一种太阳能光催化反应器，包括内腔1，设于内腔1中的电极板,与太阳能光催化反应器内腔1两侧相连的多节光伏电池2。优选地,所述的太阳能光催化反应器内腔1为长方体，所述太阳能光催化反应器沿宽度方向的剖截面呈等腰梯形。所述太阳能光催化反应器上端面是透光玻璃1-1，可以是硼硅高透光性玻璃板，其他面由不锈钢材质组成，待处理水从反应器入水口1-5流入，从反应器出水口1-6流出。内腔1中固定载有TiO2催化剂的金属网1-2，在金属网两侧固定阴极板1-3和阳极板1-4，阴极板1-3为不锈钢电极板，阳极板1-4为Ti/RuO2-Pt材质，所述阴极板1-3与所述阳极板1-4优选为长条形状,在内腔中平行设置，所述阴极板1-3与所述阳极板1-4的高度与所述金属网1-2的高度相等。在内腔1的两个侧面通过导热胶3连接多节光伏电池2，每一侧的电池均成倾斜布置，上端有高透光玻璃覆盖，保护光伏电池。如图7所示，多节光伏电池采用InGaP,AsGa,InGaAs组合光伏电池结构。多节光伏电池和太阳能光催化反应器的内腔1都是长条形，形状相匹配。如图3、图4所示，太阳能光催化水处理系统包括上述太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光催化反应器，其特征在于：包括内腔、设于所述内腔中的电极板、安装在所述内腔中的金属网以及多节光伏电池，其中，所述内腔设置有入水口和出水口，内腔的上端是透光玻璃，所述电极板的一侧为阳极板，另一侧为阴极板，所述金属网位于所述阳极板与所述阴极板之间，所述金属网上设置有固载型光催化剂，待处理水充满所述内腔，多节所述光伏电池分别位于所述内腔的两侧，每一侧的多节所述光伏电池倾斜设置，所述光伏电池外接光伏发电系统，光源通过所述透光玻璃汇聚至所述内腔中，所述待处理水在所述内腔中降解。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光催化反应器，其特征在于：包括内腔、设于所述内腔中的电极板、安装在所述内腔中的金属网以及多节光伏电池，其中，所述内腔设置有入水口和出水口，内腔的上端是透光玻璃，所述电极板的一侧为阳极板，另一侧为阴极板，所述金属网位于所述阳极板与所述阴极板之间，所述金属网上设置有固载型光催化剂，待处理水充满所述内腔，多节所述光伏电池分别位于所述内腔的两侧，每一侧的多节所述光伏电池倾斜设置，所述光伏电池外接光伏发电系统，光源通过所述透光玻璃汇聚至所述内腔中，所述待处理水在所述内腔中降解。2.根据权利要求1所述的太阳能光催化反应器，其特征在于：所述光伏电池外侧覆盖有透光玻璃盖板。3.根据权利要求1所述的太阳能光催化反应器，其特征在于：每一侧的多节所述光伏电池与所述内腔的壁面之间通过导热胶连接。4.根据权利要求1所述的太阳能光催化反应器，其特征在于：所述阴极板与所述阳极板平行设置，所述阴极板与所述阳极板的高度与所述金属丝网的高度相等。5.根据权利要求1所述的太阳能光催化反应器，其特征在于：所述内腔呈长方体形状，所述太阳能光催化反应器沿宽度方向的剖截面呈等腰梯形。6.一种光催化水处理系统，其特征在于：包括：权利要求1-5任一项所述的太阳能光催化反应器；水贮藏器，用于储存待处理水，所述水贮藏器通过水泵与所述太阳能光催化反应器的入水...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥睿，王小瑾，李迎雪，张天桦，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41