一种光催化反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例提供了一种光催化反应装置，包括气体储存装置

【技术实现步骤摘要】
一种光催化反应装置


[0001]本技术涉及化工设备
，特别是涉及一种光催化反应装置
。

技术介绍

[0002]气候变暖和化石能源的短缺是全球面临的环境问题与能源问题，目前社会所使用的能源基本都来自于化石能源，随着人类活动范围的增加，对化石能源的需求增大造成化石能源日益短缺，终端产物
CO2的排放日益增加，导致全球气候变暖等问题出现
。
开发清洁高效的能源将
CO2转化为碳氢燃料
(
例如甲醇
)
是缓解目前面临的化石能源危机以及全球变暖等问题的有效途径
。
太阳能是目前公认的清洁高效且丰富的能源，因此光驱动
CO2转化为甲醇属于绿色可持续的
CO2转化技术
。
但是由于二氧化碳制备甲醇的过程中，由于反应存在热力学平衡限制，使得合成甲醇活性差，收率低
。
[0003]同时，目前光催化的反应器也主要是针对液相反应体系，大多数都是常压或者低压光反应器，并不适合很多高压的气固相反应
。
而且，目前基本都是在实验室模拟太阳光进行光学性能测试，光源主要有汞灯
、
黑灯
、
氙灯等，这些光源是通过消耗电能来发光，寿命有限，且是由特殊的材质构成，生产成本较高，不具备大规模商业应用的能力
。
因此，开发较为成熟
、
绿色
、
高效
、
可大规模商业化的光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的反应系统显得意义重大
。

技术实现思路

[0004]本技术实施例的目的在于提供一种绿色
、
高效
、
可大规模商业化的光催化反应装置，以解决目前光催化反应装置存在的适用范围窄
、
需要消耗电能来发光
、
寿命有限
、
生产成本较高
、
不具备大规模商业应用能力等问题，可应用于二氧化碳加氢制备碳氢燃料甲醇反应，解决目前存在的化石能源危机和全球变暖的问题
。
具体技术方案如下：
[0005]本技术提供了一种光催化反应装置，包括气体储存装置
、
光催化反应器
、
气体收集装置
、
聚光器
、
冷却循环系统
、
风
‑
光互补发电设备；
[0006]所述气体储存装置与所述光催化反应器的进气阀连通，所述光催化反应器的出气阀与所述气体收集装置连通，
[0007]所述聚光器将太阳光照射到所述光催化反应器的催化剂床层，
[0008]所述光催化反应器置于所述冷却循环系统中，所述冷却循环系统通过所述风
‑
光互补发电设备供电
。
[0009]在本技术的一些实施方案中，所述气体储存装置与所述光催化反应器的进气阀连通的管路上设置有累积流量计和
/
或压力控制阀
。
[0010]在本技术的一些实施方案中，所述冷却循环系统包括冷却液，所述冷却液的上表面高度不低于所述光催化反应器的催化剂床层的下表面
。
[0011]在本技术的一些实施方案中，所述光催化反应器选自气固相高压光催化反应器，包括反应釜主体
、
进气阀
、
出气阀
、
出液阀
、
压力表
、
热电偶
、
光照窗口
、
反应釜盖
、
催化剂
床层；
[0012]所述出液阀的一端位于所述反应釜主体的底部，另一端连接液体产物收集装置；
[0013]所述压力表与反应釜盖连通；
[0014]所述热电偶的尾端置于所述催化剂床层中，以监测光催化反应的温度；
[0015]所述反应釜盖设有光照窗口，使所述聚光器将太阳光照射到所述光催化反应器的催化剂床层；
[0016]所述反应釜盖与所述反应釜主体通过法兰密封
。
[0017]在本技术的一些实施方案中，所述光照窗口的通光孔径为
20
‑
40mm。
[0018]在本技术的一些实施方案中，所述催化剂床层包括
1500
‑
3000
目的筛网，用以负载催化剂
。
[0019]在本技术的一些实施方案中，所述光照窗口的材料为透光材料，所述透光材料选自蓝宝石
(Al2O3)
晶体
、
石英晶体
、
石英陶瓷复合材料的至少一种
。
[0020]在本技术的一些实施方案中，所述光催化反应器的出气阀与所述气体收集装置连通的管路上设置有背压阀
。
[0021]在本技术的一些实施方案中，所述气体储存装置选自气体钢瓶或气体加压泵
。
[0022]在本技术的一些实施方案中，所述聚光器包括转向机构
、
蝶式聚光镜和反光镜，通过所述转向机构调控所述蝶式聚光镜的位置
。
[0023]本技术实施例提供的一种光催化反应装置，可进行高压气固相反应，可应用于二氧化碳加氢制备碳氢燃料甲醇反应，实现可持续的将二氧化碳转化为甲醇燃料；能够解决目前光催化反应装置存在的适用范围窄
、
需要消耗电能来发光
、
寿命有限
、
生产成本较高
、
不具备大规模商业应用能力等问题，解决目前存在的化石能源危机和全球变暖的问题，具有绿色
、
安全
、
环保
、
高效
、
成熟
、
可大规模商业化应用的优点；同时，本技术提供的光催化反应装置可集中在便携可移动的小型实验台上，方便将整个装置移动到室外利用太阳光，所述光催化反应装置便携轻巧，适合作为如航海等用的短期储备燃料制备装置
。
[0024]当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0026]图1为本技术一种光催化反应装置的结构示意图；
[0027]图2为本技术另一种光催化反应装置的结构示意图；
[0028]图3为聚光器的结构示意图；
[0029]附图标记：
1.
气体储存装置，
2.
累积流量计，
3.
聚光器，
4.
光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光催化反应装置，其特征在于，包括气体储存装置
、
光催化反应器
、
气体收集装置
、
聚光器
、
冷却循环系统
、
风
‑
光互补发电设备；所述气体储存装置与所述光催化反应器的进气阀连通，所述光催化反应器的出气阀与所述气体收集装置连通，所述聚光器将太阳光照射到所述光催化反应器的催化剂床层，所述光催化反应器置于所述冷却循环系统中，所述冷却循环系统通过所述风
‑
光互补发电设备供电
。2.
根据权利要求1所述的光催化反应装置，其特征在于，所述气体储存装置与所述光催化反应器的进气阀连通的管路上设置有累积流量计和
/
或压力控制阀
。3.
根据权利要求1或2所述的光催化反应装置，其特征在于，所述冷却循环系统包括冷却液，所述冷却液的上表面高度不低于所述光催化反应器的催化剂床层的下表面
。4.
根据权利要求3所述的光催化反应装置，其特征在于，所述光催化反应器为气固相高压光催化反应器，包括反应釜主体
、
进气阀
、
出气阀
、
出液阀
、
压力表
、
热电偶
、
光照窗口
、
反应釜盖
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，王蒙，孙永芳，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：