一种用于废硅片热处理的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于废硅片热处理的装置及工艺；热处理装置包括装置主体、加热器、盖体和不锈钢冷凝管；装置主体为半封闭的空心圆柱体，空心圆柱体顶端和两侧布满不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管表面覆盖隔热片；空心圆柱体正下方为加热器；空心圆柱体前方设有盖体，盖体两侧设有不锈钢冷凝管，盖体前方设有不锈钢抽气管；使用该装置的热处理工艺是以废硅片为原料，与还原合金片叠片、放入装置、热处理；再混入低沸点金属盐，加热、退火，循环反复，获得硅基制氢材料；该热处理装置结构简单、使用方便，使用该装置制备的硅基制氢材料化学活性高；因此，用于废硅片热处理的装置及工艺在制氢领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于废硅片热处理的装置及工艺
本专利技术专利属于制氢领域，具体涉及一种用于废硅片热处理的装置及工艺。
技术介绍
近年来，以硅为主导的太阳能电池迎来了报废期，如何处理废硅片是各国政府面临环境污染亟需解决的问题。众所周知，硅是一种有应用前景的制氢材料；与碱反应可以得到可观的氢气。目前很多文献报道了硅与氢氧化钠、氢氧化钙反应制取氢气的技术；并通过掺杂、电化学腐蚀等技术，增加硅的比表面积，从而提高了硅的化学反应活性。但是强碱溶液具有腐蚀性，对设备材质要求高，也可能对使用者带来危害。
技术实现思路
针对现有技术方案的缺陷，本专利技术的目的是提供用于废硅片热处理的装置及工艺，克服现有制备技术的缺陷，提高硅材料的化学活性。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：一种用于废硅片热处理的装置，包括装置主体、加热器、盖体和不锈钢冷凝管；其特征在于：装置主体为半封闭的空心圆柱体，空心圆柱体顶端和两侧布满不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管表面覆盖隔热片；空心圆柱体正下方为加热器；空心圆柱体前方设有盖体，盖体两侧设有不锈钢冷凝管，盖体前方设有不锈钢抽气管，不锈钢抽气管连接气泵；一种用于废硅片热处理的工艺；以废硅片为原料，与还原合金片叠片、压块、热处理；再混入低沸点金属盐，加热、退火，获得硅基制氢材料；硅片与还原合金片的质量比为0.2-2；还原合金片为以铝为主的三元、四元及以上合金，包含高还原性金属和低熔点金属；铝含量为75-90wt％，高还原性金属为5-20wt％，低熔点金属为5-10wt％；高还原性金属为锂、钠、钙、钾的一种或几种，低熔点金属为铋、锡、铟、镓、铅的一种或几种；低沸点金属盐为氯化铝、氯化亚锡和氯化锡的一种，低沸点金属盐为硅片与还原合金片面总质量的0.1-10wt％；一种用于废硅片的热处理工艺，包括：1)称量一定质量的废硅片与还原合金片叠片、压块；2)将步骤1)产物放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，热处理装置主体加热至500-800℃，搁置1-10h；3)关闭加热器，将步骤2)热处理装置主体自然降温到250-500℃；然后开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，迅速退火至常温；搁置1-3h；4)粉碎步骤3)产物，并与低沸点金属盐混合；再放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，热处理装置主体加热至250-500℃；5)关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将步骤4)热处理装置主体迅速退火到常温；搁置1-3h；关闭空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，将热处理装置主体加热至250-500℃；再关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将热处理装置主体迅速退火到常温；加热、退火循环反复2-5次；获得硅基制氢材料。本专利设计用于废硅片热处理的装置和工艺；通过硅合金化、盐掺杂以及热处理工艺，提高硅的化学反应活性；设计热处理装置，通过加热、退火，制备硅合金、盐掺杂以及硅合金无序化；通过4元甚至5元还原合金与硅反应，有利于降低硅合金形成温度；再采用低沸点金属盐，实现盐充分掺杂入合金表面；与现有技术相比，本专利技术专利提供的一种用于水解制氢的废硅片处理方法，具有以下优势：1)制备工艺简单、工序可控、可产业化生产；2)热处理装置设计多功能化，用于合金制备和退火；热处理装置设计简约化，加热与冷凝工艺无需移动热处理装置；3)废硅片再利用，有利于减少环境污染；硅基制氢材料化学活性高，水解条件温和，产氢量大；4)采用还原合金与硅反应，有利于在降低温度形成硅合金；采用低沸点金属盐，有利于盐充分掺杂在硅合金表面；采用退火工艺，硅合金无序化、非晶化，有利于提高硅合金的比表面积和化学活性；5)本专利的硅基制氢材料，合金成分均匀分布、非晶化，该结构在水解过程中易形成高浓度金属盐溶液的微腐蚀区域，极大提高了硅合金的化学反应活性；该硅基制氢材料在制氢领域具有很好的应用前景。附图说明：图1为一种用于废硅片热处理的装置结构示意图。图中，1、加热器；2、不锈钢抽气管；3、盖体；4、不锈钢冷凝管；5、装置主体；6、隔热片。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：实例1一种用于废硅片热处理的装置，包括装置主体、加热器、盖体和不锈钢冷凝管；其特征在于：装置主体为半封闭的空心圆柱体，空心圆柱体顶端和两侧布满不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管表面覆盖隔热片；空心圆柱体正下方为加热器；空心圆柱体前方设有盖体，盖体两侧设有不锈钢冷凝管，盖体前方设有不锈钢抽气管，不锈钢抽气管连接气泵；一种用于废硅片热处理的工艺，包括：1)称量一定质量的废硅片与还原合金片叠片、压块；2)将步骤1)产物放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，热处理装置主体加热至600℃，搁置5h；3)关闭加热器，将步骤2)热处理装置主体自然降温到300℃；然后开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，迅速退火至常温；搁置2h；4)粉碎步骤3)产物，并与低沸点金属盐混合；再放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，热处理装置主体加热至300℃；5)关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将步骤4)热处理装置主体迅速退火到常温；搁置2h；关闭空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，将热处理装置主体加热至300℃；再关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将热处理装置主体迅速退火到常温；加热、退火循环反复2次；获得硅基制氢材料。废硅片的成分设计，包括：1)硅片，27.6g；还原合金片，24g(铝，20g；锂，1.6g；锡，1g；铋0.4g)；氯化亚锡，1g；水解实验显示，用废硅片热处理装置及工艺制备的硅基制氢材料在50°热水中具有很好的水解性能。实例2一种用于废硅片热处理的工艺，包括：1)称量一定质量的废硅片与还原合金片叠片、压块；2)将步骤1)产物放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，热处理装置主体加热至500℃，搁置10h；3)关闭加热器，将步骤2)热处理装置主体自然降温到400℃；然后开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，迅速退火至常温；搁置3h；4)粉碎步骤3)产物，并与低沸点金属盐混合；再放入热处理装置，固定盖体、抽真空、开通盖体两侧不锈钢冷凝管冷凝水，热处理装置主体加热至400℃；5)关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将步骤4)热处理装置主体迅速退火到常温；搁置3h；关闭空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，启动加热器，将热处理装置主体加热至400℃；再关闭加热器，开通空心圆柱体表面不锈钢冷凝管冷凝水，将热处理装置主体迅速退火到常温；加热、退火循环反复3次；获得硅基制氢材料。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于废硅片热处理的装置，包括装置主体、加热器、盖体和不锈钢冷凝管；其特征在于：装置主体为半封闭的空心圆柱体，空心圆柱体顶端和两侧布满不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管表面覆盖隔热片；空心圆柱体正下方为加热器；空心圆柱体前方设有盖体，盖体两侧设有不锈钢冷凝管，盖体前方设有不锈钢抽气管，不锈钢抽气管连接气泵。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于废硅片热处理的装置，包括装置主体、加热器、盖体和不锈钢冷凝管；其特征在于：装置主体为半封闭的空心圆柱体，空心圆柱体顶端和两侧布满不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管表面覆盖隔热片；空心圆柱体正下方为加热器；空心圆柱体前方设有盖体，盖体两侧设有不锈钢冷凝管，盖体前方设有不锈钢抽气管，不锈钢抽气管连接气泵。


2.一种用于废硅片热处理的工艺；以废硅片为原料，与还原合金片叠片、压块、热处理；再混入低沸点金属盐，加热、退火，获得硅基制氢材料；硅片与还原合金片的质量比为0.2-2；还原合金片为以铝为主的三元、四元及以上合金，包含高还原性金属和低熔点金属；铝含量为75-90wt％，高还原性金属为5-20wt％，低熔点金属为5-10wt％；高还原性金属为锂、钠、钙、钾的一种或几种，低熔点金属为铋、锡、铟、镓、铅的一种或几种；低沸点金属盐为氯化铝、氯化亚锡和氯化锡的一种，低沸点金属盐为硅片与还原合金片面总质量的0.1-10wt％；一种用于废硅片的热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：司静洁，曹江行，邹文珍，尹号，范美强，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33