一种用于超重力光电化学反应的设备及方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于超重力光电化学反应的设备，包括：离心机，强电传输系统、气相传输系统、控制系统、光源、光源引入系统和光电化学反应装置；所述强电传输系统、气相传输系统和光源引入系统固定在所述离心机的主轴上；所述光电化学反应装置固定在所述离心机的转子上；所述光源位于所述离心机的机盖上；所述气相传输系统与光电化学反应装置相连；所述强电传输系统与所述离心机相连。本发明专利技术实施例通过离心机，强电传输系统、气相传输系统、控制系统、光源、光源引入系统和光电化学反应装置，实现了超重力场在光电化学领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超重力光电化学反应的设备及方法
本专利技术涉及光电化学反应
，尤其涉及一种用于超重力光电化学反应的设备及方法。
技术介绍
超重力是指比地球重力加速度大得多的环境下，物质所受到的力。任一瞬间物质在旋转体内各点所受的超重力分布总和称为超重力场。在地球上，实现超重力的最简便方法是通过旋转产生离心力而实现的。超重力技术自二十一世纪问世以来已应用分离、传热、解吸、萃取、精馏等化工过程。超重力场中可使液体表面张力的作用相对变得微不足道，液体在巨大的剪切力下被拉伸或撕裂成微小的液膜、液丝和液滴，产生巨大的相间接触面积，因此极大地提高了传递速率系数，缩短了化学反应时间，提高了电化学反应速率，降低了反应能消耗。基于超重力技术的优点，超重力技术能够用于气泡消除，废气中SO2、H2S气体的消除、纳米材料的制备、除尘过程和生化反应过程的强化等方面。随着科学的发展，超重力技术应用到了电化学反应领域。目前，在电沉淀、氯碱反应、电解水、废水处理等方面，如，候晋，张鹏远等人利用超重力共沉淀法制备铜基催化剂的研究，日本学者Sato研究了重力系数1-39g时，超重力对铜电化学腐蚀的影响；郭占成等利用超重力水溶液金属镍电沉积及极化反应的研究，在这些研究中，得出了在超重力条件对电化学反应及材料性能有显著的影响，超重力场条件下有可能制备出一些优异性能的电沉积材料。尽管超重力技术有如此多的优点和应用，但是现有技术中，将其应用到光电化学领域没有研究，对超重力光电化学反应的装置和方法的研究仍处于空白阶段。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种用于超重力光电化学反应的设备及方法，以实现超重力场在光电化学领域的应用。第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于超重力光电化学反应的设备，包括：离心机、强电传输系统、气相传输系统、控制系统、光源、光源引入系统和光电化学反应装置；所述强电传输系统、气相传输系统和光源引入系统固定在所述离心机的主轴上；所述光电化学反应装置固定在所述离心机的转子上；所述光源位于所述离心机的机盖上；所述气相传输系统与光电化学反应装置相连；所述强电传输系统与所述离心机相连；所述强电传输系统用于为光电化学反应提供所需的电力；所述气相传输系统用于为所述光电化学反应装置提供进行光电化学反应所需的气体，以及用于输出光电化学反应过程中产生的气体；所述光源引入系统用于为所述光电化学反应装置提供所述光源发出的光，以用于所述光电化学反应；所述控制系统，用于控制所述离心机的转子的转速，在所述光电化学反应装置中营造超重力场。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种用于超重力光电化学反应的方法，包括：通过控制系统控制离心机的转子的转速，在光电化学反应装置中营造超重力场；通过强电传输系统为光电化学反应提供电力；通过光源引入系统将光源发出的光线引入到光电化学反应装置，使所述光电化学反应装置在超重力场中进行光电化学反应；通过气相传输系统传输光电化学反应过程中产生的气体以及光电化学反应所需的气体。本专利技术实施例提供的一种用于超重力光电化学反应的设备，该设备通过离心机，强电传输系统、气相传输系统、控制系统、光源、光源引入系统和光电化学反应装置，实现超重力场在光电化学领域的应用。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术实施例一提供的一种用于超重力光电化学反应的设备的结构图；图2是本专利技术实施例二提供的一种用于超重力光电化学反应的设备的结构图；图3是本专利技术实施例二提供的过电滑环结构示意图；图4是本专利技术实施例三中光源引入系统的结构图；图5是本专利技术实施例三中光电化学反应装置的结构图；图6是本专利技术实施例三中第一吊杯的部分结构图；图7是本专利技术实施例四中光电化学反应装置的结构图；图8是本专利技术实施例五中提供的光源引入系统的结构图；图9是本专利技术实施例五提供的光源引入系统与光电化学反应装置的相对位置结构图；图10是本专利技术实施例五提供的第一吊杯的剖面图；图11是本专利技术实施例五提供的又一种光源引入系统与光电化学反应装置的相对位置结构图；图12是本专利技术实施例五提供的用于超重力光电化学反应的设备立体图；图13是本专利技术实施例六提供的一种用于超重力光电化学反应的方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一如图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于超重力光电化学反应的设备，该设备包括：离心机10，强电传输系统20、气相传输系统30、控制系统40、光源50、光源引入系统60和光电化学反应装置70。所述强电传输系统20、气相传输系统30和光源引入系统60固定在所述离心机的主轴101上；所述光电化学反应装置70固定在所述离心机的转子102上；所述光源50位于所述离心机的机盖103上。具体的，离心机的转子102采用水平转子，采用的超重力的范围为1-500g，本领域技术人员可根据实际应用场景，对离心机的转子的参数进行不同设置，本专利技术实施例不作限制。所述气相传输系统30与光电化学反应装置70相连；所述强电传输系统20与所述离心机10相连；(其中，强电传输系统20的另一端与外部电源201连接)，所述强电传输系统20用于为所述光电化学反应提供所需的电力；所述气相传输系统30用于为所述光电化学反应装置70提供进行光电化学反应所需的气体，以及用于输出光电化学反应过程中产生的气体。本领域技术人员可知，所述气相传输系统30为实现上述为光电化学反应装置70提供进行光电化学反应所需的气体，以及用于输出光电化学反应过程中产生的气体的功能，还可包括用于储存气体的第一气体收集装置301。所述控制系统40用于控制所述离心机的转子102的转速，在所述光电化学反应装置70中营造超重力场，控制系统40能够控制离心机转子102的转速可以实现阶梯式升速和降速以及快速升速和降速，从而可以实现超重力的阶梯式增加和减少以及超重力飞跃式增加和消失。所述控制系统可以是控制电路板，单片机，控制面板等，还可以是计算机等智能控制设备。所述光源引入系统60用于为所述光电化学反应装置70提供所述光源50发出的光，以用于所述光电化学反应。上述超重力光电化学反应的设备的工作过程如下：将反应物装入光电化学反应装置70中，所述反应物可以是是粉体、液体或气体等，打开光源50，光源引入系统60将光源50发出的光引入到光电化学反应装置70中(优选的，此时遮住光源引入系统60，进行预热，以保持光源50发出的光线的稳定性)；强电传输系统20为光电化学反应提供电力，通过控制系统40，控制离心机转子102的转速，实现控制光电化学反应装置70中超重力的大小，当离心机转子102的转速达到所需的转速并且稳定时，将光源引入系统60打开，进行光电化学反应；在此过程中，气相传输系统30为光电化学反应装置70进行光电化学反应提供所需的气体，以及输出光电化学反应过程中产生的气体。该设备不仅适用于光催化体系，亦适用于粉体及均相体系的光催化体系。本专利技术实施例提供的一种用于超重力光电化学反应的设备，通过控制系统控制离心机的转子的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超重力光电化学反应的设备，其特征在于，包括：离心机、强电传输系统、气相传输系统、控制系统、光源、光源引入系统和光电化学反应装置；所述强电传输系统、气相传输系统和光源引入系统固定在所述离心机的主轴上；所述光电化学反应装置固定在所述离心机的转子上；所述光源位于所述离心机的机盖上；所述气相传输系统与光电化学反应装置相连；所述强电传输系统与所述离心机相连；所述强电传输系统用于为光电化学反应提供所需的电力；所述气相传输系统用于为所述光电化学反应装置提供进行光电化学反应所需的气体，以及用于输出光电化学反应过程中产生的气体；所述光源引入系统用于为所述光电化学反应装置提供所述光源发出的光，以用于所述光电化学反应；所述控制系统，用于控制所述离心机的转子的转速，在所述光电化学反应装置中营造超重力场。

【技术特征摘要】
1.一种用于超重力光电化学反应的设备，包括：离心机、强电传输系统、气相传输系统、控制系统和光电化学反应装置；所述强电传输系统和气相传输系统固定在所述离心机的主轴上；所述光电化学反应装置固定在所述离心机的转子上；所述气相传输系统与光电化学反应装置相连；所述强电传输系统与所述离心机相连；所述强电传输系统用于为光电化学反应提供所需的电力；所述气相传输系统用于为所述光电化学反应装置提供进行光电化学反应所需的气体，以及用于输出光电化学反应过程中产生的气体；所述控制系统，用于控制所述离心机的转子的转速，在所述光电化学反应装置中营造超重力场；其特征在于，还包括光源和光源引入系统，所述光源位于所述离心机的机盖上，所述光源引入系统固定在所述离心机的主轴上，所述光源引入系统用于为所述光电化学反应装置提供所述光源发出的光，以用于所述光电化学反应；所述光源引入系统包括：第一光学镜片、第二光学镜片、第一反光镜和第二反光镜；所述第一光学镜片设于光源引入系统的入光口，用于过滤光线，以调整入射光的波长；所述第一反光镜和第二反光镜，用于改变光线的方向，使光线通过光源引入系统的出光口进入所述光电化学反应装置；所述第二光学镜片设于所述光源引入系统的出光口，用于聚焦光线；或者，所述光源引入系统包括：至少一条光纤，用于将光源发出的光线引入到所述光电化学反应装置内；所述光纤通过光纤滑环固定在离心机的主轴上。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括液相传输系统；所述液相传输系统通过液相滑环固定在离心机的主轴上，所述液相传输系统通过硅胶管使光电化学反应装置和外部的蠕动泵连通。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括弱电传输系统和图像采集系统，所述图像采集系统与所述弱电传输系统连接；所述图像采集系统包括摄像机探头，所述摄像机探头用于对所述光电化学反应装置进行实时监控，并将采集的图像信号通过所述弱电传输系统传送给所述控制系统。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光电化学反应装置包括第一吊杯，所述第一吊杯设于离心机的转子上，所述第一吊杯内设有光电化学池和固定装置，所述固定装置用于将所述光电化学池固定在所述第一吊杯内；所述第一吊杯和固定装置的中间位置设有开口，所述光电化学池一侧设有透明窗口，所述光源引入系统穿过所述第一吊杯和固定装置的开口，且所述光源引入系统的出光口正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰，段春阳，任贝，陈运法，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11