一种光催化制氢装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光催化制氢装置，通过设置保护气体输送部向光催化部内输送保护气体，来保证一步法光催化制氢时氢气与氧气混合的安全性，并设置氢气分离部和氧气分离部将光催化制氢时产生的包括有氢气、氧气、保护气体的混合气体进行分离，将氢气和氧气进行收集，保护气体则继续进行循环。同时，在光催化部内设置了吸热部，由吸热部来吸收光催化制氢反应时无法被利用的波长较长的太阳光产生热量，并由传热部将该部分热量传递至氧气分离部，提供氧气分离部所需的运行温度，从而可避免额外增加电加热设备或者聚光集热装置，可以解决现有一步法光催化制氢增加外部加热设备导致占地面积大的问题。同时，进一步提升了太阳能的利用效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化制氢装置


[0001]本专利技术属于光催化制氢
，尤其涉及一种光催化制氢装置。

技术介绍

[0002]随着全球环境污染和温室效应的加剧，氢能作为具有较高热值且燃烧产物清洁的能源受到关注。大量的制氢技术被研究和开发，其中光催化制氢技术由于可以存储和利用太阳能，受到广泛关注。
[0003]太阳能光催化制氢主要是基于半导体纳米颗粒的分解水体系。其中一步法光催化制氢是目前工艺最简单、操作最简易、投资成本最低的一种技术路线。但是该技术路线产生的氢气和氧气是混合在一起的，而氢气的爆炸极限浓度约为4％
‑
75.6％，因此如何安全地分离氢气和氧气是该技术路线的关键问题。
[0004]现有的方案是采用氩气混合结合两级膜式气体分离的方法实现了氢气和氧气的安全分离。其中氩气和氧气的液态选择性渗透膜式气体分离器需在较高温度下运行，现有采用的是增加外部加热设备的方式来实现方案，增加了土地利用面积和设备投入成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种光催化制氢装置，以解决现有一步法光催化制氢增加外部加热设备导致占地面积大的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术的一种光催化制氢装置，包括：
[0008]保护气体输送部；
[0009]光催化部，所述光催化部通过光催化部的输入端与所述保护气体输送部的输出端连通，且所述光催化部内设有吸热部；
[0010]聚光集热部，用于汇集太阳光并向所述光催化部提供太阳光；
[0011]氢气分离部，所述氢气分离部的输入端与所述光催化部的混合气体输出端连通；
[0012]氧气分离部，所述氧气分离部的输入端与所述氢气分离部的混合气体输出端连通，所述氧气分离部的保护气体输出端与所述保护气体输送部的输入端连通；
[0013]其中，还包括传热部，所述传热部分别与所述吸热部和所述氧气分离部耦合。
[0014]所述保护气体可以为安全的惰性气体，比如氩气。吸热部内填充吸热材料。
[0015]本专利技术的光催化制氢装置，所述光催化部包括光催化容器、供水组件、光催化剂；
[0016]所述光催化容器的输入端与所述保护气体输送部的输出端连通，所述光催化容器的输出端与所述氢气分离部的输入端连通；
[0017]所述吸热部设于所述光催化容器的内部；
[0018]所述光催化剂布设于所述吸热部上；
[0019]所述供水组件与所述光催化容器的内腔连通。
[0020]本专利技术的光催化制氢装置，所述光催化剂为半导体纳米颗粒；所述光催化剂间隔
设于所述吸热部上侧。
[0021]本专利技术的光催化制氢装置，所述光催化部还包括隔热材料；所述隔热材料环设于所述吸热部的周侧。
[0022]本专利技术的光催化制氢装置，所述吸热部的材质为纳米多孔材料。
[0023]本专利技术的光催化制氢装置，所述传热部为循环风管；所述循环分管与所述吸热部接触以吸收热量，所述循环分管与氧气分离部接触将热量传递至氧气分离部。
[0024]本专利技术的光催化制氢装置，所述氢气分离部包括分子膜式气体分离器和氢气收集组件；
[0025]所述分子膜式气体分离器的输入端与所述光催化部的混合气体输出端连通，所述分子膜式气体分离器的氢气输出端与所述氢气收集组件连通，所述分子膜式气体分离器的混合气体输出端与所述氧气分离部连通。
[0026]本专利技术的光催化制氢装置，所述氧气分离部包括液态选择性渗透膜式气体分离器和氧气收集组件；
[0027]所述液态选择性渗透膜式气体分离器的输入端与所述氢气分离部的混合气体输出端连通，所述液态选择性渗透膜式气体分离器的氧气输出端与所述氧气收集组件连通，所述液态选择性渗透膜式气体分离器的保护气体输出端与所述保护气体输送部的输入端连通。
[0028]本专利技术的光催化制氢装置，所述保护气体输送部包括氩气压缩机和氩气罐；
[0029]所述氩气压缩机与所述氧气分离部连通。
[0030]本专利技术的光催化制氢装置，还包括干燥装置，所述干燥装置设于所述光催化部的混合气体输出端与所述氢气分离部的输入端之间。
[0031]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0032]本专利技术实施例通过设置保护气体输送部向光催化部内输送保护气体，来保证一步法光催化制氢时氢气与氧气混合的安全性，并设置氢气分离部和氧气分离部将光催化制氢时产生的包括有氢气、氧气、保护气体的混合气体进行分离，将氢气和氧气进行收集，保护气体则继续进行循环。同时，在光催化部内设置了吸热部，由吸热部来吸收光催化制氢反应时无法被利用的波长较长的太阳光产生热量，并由传热部将该部分热量传递至氧气分离部，提供氧气分离部所需的运行温度，从而可避免额外增加电加热设备或者聚光集热装置，可以解决现有一步法光催化制氢增加外部加热设备导致占地面积大的问题。同时，进一步提升了太阳能的利用效率。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的光催化制氢装置的示意图。
[0034]附图标记说明：1：聚光集热器；2：光催化容器；3：光催化剂；4：吸热部；5：水位控制装置；6：隔热材料；7：换热管；8：给水泵；9：水箱；10：氩气罐；11：氩气压缩机；12：干燥装置；13：液态选择性渗透膜式气体分离器；14：分子膜式气体分离器；15：氧气压缩机；16：氧气罐；17：氢气压缩机；18：氢气罐。
具体实施方式
[0035]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种光催化制氢装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。
[0036]参看图1，在一个实施例中，一种光催化制氢装置，包括聚光集热部、保护气体输送部、光催化部、氢气分离部和氧气分离部。
[0037]聚光集热部将于汇集太阳光并向光催化部提供太阳光。光催化部的输入端与保护气体输送部的输出端连通，用于接收保护气体至光催化的反应腔内，光催化部则用于接收太阳能并将水分解为氢气和氧气。氢气分离部的输入端与光催化部的混合气体输出端连通；氧气分离部的输入端与氢气分离部的混合气体输出端连通，氧气分离部的保护气体输出端与保护气体输送部的输入端连通。即氢气分离部用于接收从光催化部输出的包含有氧气、氢气和保护气体的混合气体并将氢气分离出来进行收集；氧气分离部则接收氢气分离后的包含氧气和保护气体的混合气体，并将氧气分离出来进行收集，将保护气体输出至保护气体输送部进行循环使用。
[0038]其中，光催化制氢装置还包括吸热部4和传热部。吸热部4内可填充吸热材料以保证吸热效果，光催化部内设有该吸热部4。传热部的两端分别与吸热部4和氧气分离部耦合。吸热部4用于接收光催化反应中无法利用的波长较长的太阳光中的热能，并将热量通过传热部传递至氧气分离部，以提供氧气分离部所需的热量。
[0039]本实施例通过设置聚光集热部对太阳光进行收集并向光催化部提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化制氢装置，其特征在于，包括：保护气体输送部；光催化部，所述光催化部通过光催化部的输入端与所述保护气体输送部的输出端连通，且所述光催化部内设有吸热部；聚光集热部，用于汇集太阳光并向所述光催化部提供太阳光；氢气分离部，所述氢气分离部的输入端与所述光催化部的混合气体输出端连通；氧气分离部，所述氧气分离部的输入端与所述氢气分离部的混合气体输出端连通，所述氧气分离部的保护气体输出端与所述保护气体输送部的输入端连通；其中，还包括传热部，所述传热部分别与所述吸热部和所述氧气分离部耦合。2.如权利要求1所述的光催化制氢装置，其特征在于，所述光催化部包括光催化容器、供水组件、光催化剂；所述光催化容器的输入端与所述保护气体输送部的输出端连通，所述光催化容器的输出端与所述氢气分离部的输入端连通；所述吸热部设于所述光催化容器的内部；所述光催化剂布设于所述吸热部上；所述供水组件与所述光催化容器的内腔连通。3.如权利要求2所述的光催化制氢装置，其特征在于，所述光催化剂为半导体纳米颗粒；所述光催化剂间隔设于所述吸热部上侧。4.如权利要求2所述的光催化制氢装置，其特征在于，所述光催化部还包括隔热材料；所述隔热材料环设于所述吸热部的周侧。5.如权利要求1所述的光催化制氢装置，其特征在于，所述吸热部的材质为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锦渊，章晓敏，宓霄凌，王伊娜，
申请(专利权)人：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：