一种光催化产氢体系及制备氢气的方法技术

本发明专利技术涉及制备氢气领域，具体涉及一种光催化产氢体系及制备氢气的方法。一种光催化产氢体系，包括支架、反应腔、光源、收集腔和分离腔。反应腔设置在支架上，反应腔内通入有催化剂和水。反应腔上设有第一管道，第一管道用于将反应腔内的气体排出，反应腔内设置有搅拌机构。光源安装在支架上，用于催化反应腔内的化学反应。收集腔设置在支架上，收集腔上设置有第二管道，第二管道与收集腔相连通，且第二管道和第一管道通过密封组件密封连接。分离腔设置在支架上，且与收集腔相连通，用于将收集腔中的氢气和氧气相分离。密封组件增加了第一管道和第二管道之间的气密性，进而防止外部气体通过管道连接处进入收集腔影响气体的质量。通过管道连接处进入收集腔影响气体的质量。通过管道连接处进入收集腔影响气体的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化产氢体系及制备氢气的方法


[0001]本专利技术涉及制备氢气领域，具体涉及一种光催化产氢体系及制备氢气的方法。

技术介绍

[0002]目前能源危机愈发严重，对于新型能源的需求越发迫切。而氢气，作为二次能源，具有清洁、高效、安全、可贮存、可运输等诸多优点，已普遍被人们认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源，因此受到了各国的高度重视。以光催化材料作为媒介，利用太阳能可以将水裂解为燃料电池所必须的氧和氢气，而太阳能又是取之不尽的，所以兴起了以光催化方法制氢的研究。
[0003]在光催化制氢的过程中，使用搅拌器增加反应的效率，在反应过程中会发生振动，振动作用会导致管道连接处连接螺栓或者连接零件发生松动，使管道发生漏气，导致氢气的流失或者空气进入管道，影响氢气的浓度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种光催化产氢体系，以解决现有的装置管道气密性较差的问题。
[0005]本专利技术的一种光催化产氢体系采用如下技术方案：
[0006]一种光催化产氢体系，包括支架、反应腔、光源、收集腔和分离腔；反应腔设置在支架上，反应腔内通入有催化剂和水；反应腔上设有第一管道，第一管道用于将反应腔内的气体排出；反应腔内设置有搅拌机构；光源安装在支架上，用于催化反应腔内的化学反应；收集腔设置在支架上，收集腔上设置有第二管道，第二管道与收集腔相连通，且第二管道和第一管道通过密封组件密封连接；分离腔设置在支架上，且与收集腔相连通，用于将收集腔中的氢气和氧气相分离。
[0007]进一步地，密封组件包括外套管和紧固件；第二管道和第一管道均为竖直设置，且第二管道位于第一管道的上方，第二管道可转动地设置；第一管道和第二管道螺纹连接；外套管可转动地套装在第二管道上且可上下滑动地套装在第一管道上；紧固件连接外套管和第二管道，用于在第一管道和第二管道密封连接后防止第一管道相对于第二管道向上移动。
[0008]进一步地，紧固件包括转动轮、紧固杆、上摩擦盘和下摩擦盘；外套管的外周壁上设有止动凸台；紧固杆水平设置，一端与止动凸台的上表面相接触；转动轮与紧固杆相互垂直且与紧固杆的另一端相连接，转动轮用于在转动时使紧固杆对止动凸台有向下的推力；上摩擦盘固套在第二管道的上，且下表面为摩擦面；下摩擦盘可上下滑动地套装在第一管道上；转动轮位于上摩擦盘和下摩擦盘之间，且分别与上摩擦盘和下摩擦盘摩擦接触。
[0009]进一步地，止动凸台包括多个上升斜面和多个下降斜面；多个上升斜面和多个下降斜面沿外套管周向交替设置；每个上升斜面的下端与一个相邻的下降斜面相连通；初始状态紧固杆的一端与上升斜面相接触。
[0010]进一步地，紧固组件还包括支撑环；支撑环与上摩擦盘同轴设置，支撑环可转动地
设置在上摩擦盘和下摩擦盘之间；转动轮轴心处设置有支撑杆，支撑杆的一端可转动地与支撑环相连接。
[0011]进一步地，支撑杆呈伸缩杆状，用于带动转动轮沿下摩擦盘径向方向移动；紧固杆呈弹性伸缩杆状。
[0012]进一步地，转动轮的周壁上均布有多个转轴；转轴的轴线与转动轮的轴线相互垂直；每个转轴上可转动地设置有一个滚珠，滚珠分别与上摩擦盘和下摩擦盘摩擦接触。
[0013]进一步地，第二管道内设有内套管；内套管竖直设置，可沿第二管道轴方向滑动地插装在第二管道内；内套管下端向下延伸出第二管道，内套管的外周壁上设有螺旋凸起；内套管和与第一管道螺纹连接。
[0014]进一步地，第二管道和内套管之间设置单向组件，单向组件使内套管沿第二管道轴向方向向上滑动。
[0015]一种制备氢气的方法，采用上述任意一种光催化产氢体系的具体实施例，其具体包括如下步骤：
[0016]S1:将反应腔内通入水和催化剂，并将反应腔的第一管道和收集腔的第二管道通过密封组件相连接；
[0017]S2:打开光源和搅拌机构，光线进入反应腔内使催化剂和水发生制氢反应，搅拌机构不断的对反应腔内进行搅拌，以提高反应速率；
[0018]S3:收集腔通过第一管道和第二管道对反应腔内产生的氢气和氧气进行收集；
[0019]S4:分离腔将收集腔中的氢气和氧气的混合气体进行分离，并将氢气进行收集。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种光催化产氢体系，因为具有支架、反应腔、光源、收集腔和分离腔，将催化剂和水通入反应腔内，用密封组件将第一管道和第二管道密封连接。打开光源，反应腔内的催化物光源的作用下催化水分解成氢气和氧气。氢气和氧气的混合气体通过第一管道和第二管道进入收集腔，同时打开搅拌机构，搅拌机构对反应腔2内的催化剂和水充分的搅拌，以提高反应腔内的反应效率。收集腔将氢氧混合气体通入分离腔内，分离腔将混合气体进行分离，并将氢气通入氢气腔内进行收集。密封组件达到增加管道连接处的气密性的效果。
[0021]进一步地，转动轮可移动的设置和止动凸台的设置，当转动轮离第二管道较远的时候，紧固杆在转动轮的带动下做曲线运动时上升和下降的斜率变大，此时紧固杆与下降斜面相接触时，紧固杆对止动凸台有向下的压力。当转动轮距离第二管道较近的时候，紧固杆在转动轮的带动下做曲线运动时上升和下降的斜率变小，此时紧固杆与上升斜面相接触时，紧固杆对止动凸台有向下的压力，进而保证第一管道和第二管道之间的密封效果。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的系统示意图；
[0024]图2为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的局部示意图；
[0025]图3为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的密封组件结构示意图；
[0026]图4为图3中A处的局部放大图；
[0027]图5为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的第一管道的俯视图；
[0028]图6为图5中C
‑
C方向的剖视图；
[0029]图7为图6中B处的局部放大图；
[0030]图8为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的密封组件局部结构示意图；
[0031]图9为图8中C处的局部放大图；
[0032]图10为本专利技术的一种光催化产氢体系的实施例的密封组件的支撑环和支撑杆结构示意图；
[0033]图中：1、支架；2、反应腔；3、光源；4、搅拌机构；5、真空泵；6、收集腔；7、排水腔；8、分离腔；9、密封组件；10、氢气腔；11、支撑杆；101、第二管道；102、第一管道；103、内套管；104、弹簧；201、上摩擦盘；202、支撑环；203、下摩擦盘；204、外杆；301、外套管；302、转动轮；303、滚珠；304、紧固杆；306、止动凸台；307、上升斜面；308、下降斜面；401、内杆；402、定位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化产氢体系，其特征在于：包括支架；反应腔，反应腔设置在支架上，反应腔内通入有催化剂和水；反应腔上设有第一管道，第一管道用于将反应腔内的气体排出；反应腔内设置有搅拌机构；光源，光源安装在支架上，用于催化反应腔内的化学反应；收集腔，收集腔设置在支架上，收集腔上设置有第二管道，第二管道与收集腔相连通，且第二管道和第一管道通过密封组件密封连接；分离腔，分离腔设置在支架上，且与收集腔相连通，用于将收集腔中的氢气和氧气相分离。2.根据权利要求1所述的一种光催化产氢体系，其特征在于：密封组件包括外套管和紧固件；第二管道和第一管道均为竖直设置，且第二管道位于第一管道的上方，第二管道可转动地设置；第一管道和第二管道螺纹连接；外套管可转动地套装在第二管道上且可上下滑动地套装在第一管道上；紧固件连接外套管和第二管道，用于在第一管道和第二管道密封连接后防止第一管道相对于第二管道向上移动。3.根据权利要求2所述的一种光催化产氢体系，其特征在于：紧固件包括转动轮、紧固杆、上摩擦盘和下摩擦盘；外套管的外周壁上设有止动凸台；紧固杆水平设置，一端与止动凸台的上表面相接触；转动轮与紧固杆相互垂直且与紧固杆的另一端相连接，转动轮用于在转动时使紧固杆对止动凸台有向下的推力；上摩擦盘固套在第二管道的上，且下表面为摩擦面；下摩擦盘可上下滑动地套装在第一管道上；转动轮位于上摩擦盘和下摩擦盘之间，且分别与上摩擦盘和下摩擦盘摩擦接触。4.根据权利要求3所述的一种光催化产氢体系，其特征在于：止动凸台包括多个上升斜面和多个下降斜面；多个上升斜面和多个下降斜面沿外套管周向交替设置；每个上升斜面的下端与一个相邻的下降斜面相连通；初始状...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑会勤，
申请(专利权)人：河南财政金融学院，
类型：发明
国别省市：