一种光催化制氢系统及制氢方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光催化制氢系统及产气测量方法,包括惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置、气体检测验证装置及主阀控管路，所述主阀控管路依次连接所述惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置及气体检测验证装置，所述气体检测验证装置内设置有氢燃料电池，所述氢燃料电池电连接负载。其中所述的氢燃料电池两端还连接有电压显示表。本发明专利技术实现了光催化反应、产气计量、气体检测验证的一体化；气体计量检测方法简单、直观、有效；操作难度降低，可维护性提高；产品成本、维护保养成本、运行环境成本大幅度降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，光催化反应领域。
技术介绍
随着能源危机和环境污染的日益加重，新型能源系统则越来越多地受到各国人民的重视。光催化反应制氢是获取氢能的一种重要方法，对其研究一方面侧重于开发高效、稳定长寿命的光催化剂；另一方面则侧重于光催化制氢反应过程及反应系统的研究。 光催化反应制氢的反应测量装置已有所开发，如已商业化的产品，一般为闭式的玻璃环路系统，通过在线取样并由气相色谱仪进行气体分析和检测，系统复杂且较为昂贵，维护复杂且维护成本很高，仅适用于科学研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适合进行光催化反应教学及研究的光催化制氢系统及产气测量验证方法，以完整、连续进行光催化反应并且直观地进行气体产物的测量验证。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种光催化制氢系统，其特征在于，包括惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置、气体检测验证装置及主阀控管路， 所述主阀控管路依次连接所述惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置及气体检测验证装置，所述气体检测验证装置内设置有氢燃料电池，所述氢燃料电池电连接负载。其中所述的氢燃料电池两端还连接有电压显示表。 本专利技术的有益效果是:实现了光催化反应、产气计量、气体检测验证的一体化；气体计量检测方法简单、直观、有效；操作难度降低，可维护性提高；产品成本、维护保养成本、运行环境成本大幅度降低。 在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。 本专利技术如上所述一种光催化制氢系统，进一步，所述主阀控管路包括第一阀控管路、气体流量计及第一三通阀，第二阀控管路及第二三通阀、第三三通阀及第三阀控管路、直通阀， 所述第一阀控管路连接所述惰性气源与光催化反应装置的进气口，所述气体流量计及第一三通阀依次通过两个口连接在所述第一阀控管路上； 所述第二阀控管路连接所述光催化反应装置的出气口及所述气体集排放计量装置进气口，所述第二三通阀、第三三通阀均分别通过两个口连接在所述第二阀控管路上； 第三阀控管路连接所述气体集排放计量装置出气口及所述气体检测验证装置的进样口，所述直通阀安装在所述第三阀控管路上。 采用上述进一步方案的有益效果是:通过各阀门的调节，使反应器、循环泵、集气管及阀控管路形成一个封闭空间。 本专利技术如上所述一种光催化制氢系统，进一步，所述第二三通阀的第三个口为取样口。取样口可以外接气相色谱或氢传感器，以实现对氢气的检测与验证。 采用上述进一步方案的有益效果是:可以对光催化反应装置产生的氢气实现微量检测。 本专利技术如上所述一种光催化制氢系统，进一步，还包括循环管路包括第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路、四通阀及循环泵， 所述第一循环管路连接所述第一三通阀的第三个口，另一端连接所述第三三通阀的第三个口 ；所述四通阀通过两个口连接在所述第一循环管路上；所述循环泵连接在所述四通阀与第三三通阀之间的第一循环管路上；所述第二循环管路一端连接所述四通阀的第三个口，另一端连通所述气体集排放计量装置的上部的侧排气口 ；所述第三循环管路一端连接所述四通阀的第四个口，另一端连通所述气体集排放计量装置的上部的侧进气口，所述侧进气口为斜切入式进气结构。 采用上述进一步方案的有益效果是:循环泵提供系统内气体的循环动力，可对封闭空间的气体提供循环动力，对气体实现搅拌作用使得气体混合均匀；且斜切入式进气结构，沿集气管壁斜向下的气流有助于集气管内气体的充分混合，以实现收集气体搅拌与浓度的稳定、均一。 本专利技术如上所述一种光催化制氢系统，进一步，所述气体集排放计量装置包括集气管及副阀控管路及储水瓶，所述集气管倒置的滴管或移液管形状顶端为出气口，下部一侧设置有进气口，上部一侧设置有侧出气口及侧进气口，所述储水瓶通过副阀控管路连接所述集气管的底端；所述副阀控管路上安装有第四三通阀，所述第四三通阀的第三个口连通储水槽。 采用上述进一步方案的有益效果是:可以实现对集气管内气体的排放。 本专利技术如上所述一种光催化制氢系统，进一步，所述光催化反应装置包括底座及磁力搅拌器、具有控温层的反应器、U型光窗及光源，所述磁力搅拌器安装在所述底座上；所述具有控温层的反应器位于所述磁力搅拌器上，所述U型光窗位于反应器内，所述光源位于U型光窗内；所述控温层一侧的上方设有恒温流体入口，另一侧的下方设有恒温流体出口。 所述的光源优选具有可调节式恒流电源，可实现对LED光源发光功率的调节；光源允许更换，可根据反应体系需要选择相应波长的LED光源。 采用上述进一步方案的有益效果是:由于反应器设置有控温层，温控层通过外接恒温流体介质，可以实现对光催化反应系统温度的准确控制。 本专利技术还提供一种光催化制氢方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述一种光催化制氢系统进行制氢，包括以下步骤， 步骤(I)连通主阀控管道，对系统进行清扫工作，确保管道内物无杂质气体，开启光催化反应装置，将产生的氢气通过所述气体集排放计量装置收集； 步骤(2)将收集的气体通入所述气体检测验证装置，通过气体检测验证装置内设置有氢燃料电池及氢燃料电池电连接负载及电压显示表直观的实现对氢气的检测。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例的光催化制氢系统连接示意图； 图2为本专利技术实施例的光催化制氢系统结构示意图； 图3为本专利技术实施例的内照式光源示意图； 图4为斜切式进气口结构示意图。 附图中,各标号所代表的部件列表如下: 1、惰性气源，2、光催化反应装置，3、气体集排放计量装置，4、气体检测验证装置， 5、负载，6、主阀控管路，7、电压显示表，8、循环管路。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。 如图1 一种光催化制氢系统，包括惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置、气体检测验证装置及主阀控管路， 所述主阀控管路6依次连接所述惰性气源1、光催化反应装置2、气体集排放计量装置3及气体检测验证装置4，所述气体检测验证装置4内设置有氢燃料电池，所述氢燃料电池电连接负载5及电压显示表7。 本专利技术如图2所示，所述主阀控管路包括第一阀控管路61、气体流量计62及第一三通阀63，第二阀控管路64及第二三通阀65、第三三通阀66及第三阀控管路67、直通阀68， 所述第一阀控管路61连接所述惰性气源I与光催化反应装置2的进气口 28，所述气体流量计62及第一三通阀63依次分别通过两个口连接在所述第一阀控管路61上； 所述第二阀控管路64连接所述光催化反应装置2的出气口 29及所述气体集排放计量装置3进气口 35，所述第二三通阀65、第三三通阀66均分别通过两个口连接在所述第二阀控管路64上； 第三阀控管路67连接所述气体集排放计量装置3出气口 34及所述气体检测验证装置4的进样口 41，所述直通阀68安装在所述第三阀控管路67上。 如图2所示，本专利技术另一种实施方式是:还包括循环管路8包括第一循环管路81、第二循环管路82、第三循环管路83、四通阀84及循环泵85， 所述第一循环管路81连接所述第一三通阀63的第三个口，另一端连接所述第三三通阀66的第三个口 ；所述四通阀84通过两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化制氢系统,其特征在于，包括惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置、气体检测验证装置及主阀控管路，所述主阀控管路依次连接所述惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置及气体检测验证装置，所述气体检测验证装置内设置有氢燃料电池，所述氢燃料电池电连接负载。

【技术特征摘要】
1.一种光催化制氢系统，其特征在于，包括惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置、气体检测验证装置及主阀控管路， 所述主阀控管路依次连接所述惰性气源、光催化反应装置、气体集排放计量装置及气体检测验证装置，所述气体检测验证装置内设置有氢燃料电池，所述氢燃料电池电连接负载。2.根据权利要求1所述一种光催化制氢系统，其特征在于，所述主阀控管路包括第一阀控管路、气体流量计及第一三通阀，第二阀控管路及第二三通阀、第三三通阀及第三阀控管路和直通阀， 所述第一阀控管路连接所述惰性气源与光催化反应装置的进气口，所述气体流量计及第一三通阀依次通过两个口连接在所述第一阀控管路上； 所述第二阀控管路连接所述光催化反应装置的出气口及所述气体集排放计量装置进气口，所述第二三通阀、第三三通阀均分别通过两个口连接在所述第二阀控管路上； 第三阀控管路连接所述气体集排放计量装置出气口及所述气体检测验证装置的进样口，所述直通阀安装在所述第三阀控管路上。3.根据权利要求3所述一种光催化制氢系统，其特征在于，还包括循环管路包括第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路、四通阀及循环泵， 所述第一循环管路连接所述第一三通阀的第三个口，另一端连接所述第三三通阀的第三个口 ；所述四通阀通过两个口连接在所述第一循环管路上；所述循环泵连接在所述四通阀与第三三通阀之间的第一循环管路上；所述第二循环管路一端连接所述四通阀的第三个口，另一端连通所述气体集排放计量装置的上部的侧排气口 ；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，刘晓霞，
申请(专利权)人：北京泊菲莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11