一种漂浮式模块化太阳能光反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种漂浮式模块化太阳能光反应器，包括反应器本体，反应器本体由上至下依次设置的玻璃盖板、反光面及微纳多孔催化剂层，玻璃盖板、反光面及微纳多孔催化剂层的上表面共同构成一个封闭的立方体腔体，腔体用于容纳气体生成物，所述的腔体一侧设置有气体出口。该反应器正常工作时为稳定漂浮在液相反应物表面，顶部接收的太阳辐射穿过玻璃盖板进入上述腔体，直射或经反光面反射后被微纳多孔催化剂层吸收利用进行光化学反应。该反应器中反应由太阳能驱动，供液过程由毛细力驱动，无额外能量输入，可实现运行零能耗、零污染的节能环保要求。该反应器为低成本、模块化设计，可根据实际使用场合条件灵活通过二维并联扩展实现规模化提升。

A floating modular solar light reactor

【技术实现步骤摘要】
一种漂浮式模块化太阳能光反应器
本专利技术涉及太阳能利用
，特别涉及一种漂浮式模块化太阳能光反应器。
技术介绍
随着能源需求的快速增长和环境问题的迫在眉睫，加大可再生清洁能源在能源结构中的比重已成为国家能源发展战略。光催化技术已经在污水净化以及工业废气处理等领域被广泛应用。然而目前的利用技术，主要以集中收集，电能驱动紫外灯管的形式对污染物进行处理。该利用形式拥有处理量大，处理效率高等优点。但是，由于其需要消耗大量的电能，生产成本极高。而太阳能总量大，绿色清洁，几乎不存在生产成本，是光催化技术的理想光源。因此开发以太阳光为光源的光催化反应器，一直是太阳能利用领域的研究热点。然而，太阳能存在，能量密度低，分散性大，不稳定等特点，限制了其在光催化等光化学领域的应用。因此，针对以上技术的不足，开发以太阳光为能量来源的太阳能光反应器，对可持续发展而言意义重大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种漂浮式模块化太阳能光反应器，借助太阳能就地进行光催化降解或制氢反应，从而大大降低了原料收集与运输成本，提升了太阳能利用效率。同时，对于人工操作要求也大幅度降低，从而大大节约了成本和人力。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种漂浮式模块化太阳能光反应器，包括反应器本体，所述的反应器本体由上至下依次设置的玻璃盖板1、反光面5及微纳多孔催化剂层6，所述的反光面5为方形环结构，微纳多孔催化剂层6为无盖的空心立方体结构，反光面5位于微纳多孔催化剂层6上方，玻璃盖板1位于反光面5上方，所述的玻璃盖板1、反光面5及微纳多孔催化剂层6的共同构成一个封闭立方体腔体，腔体用于容纳气体生成物，所述的腔体一侧设置有气体出口4。所述的多孔纳米催化层6具有微纳尺度多孔结构。所述的微纳尺度多孔结构是指表面拥有微米级与纳米级孔道的多孔材料。所述的多孔纳米催化层6材料为聚氨酯海绵，有机硅烷，泡沫镍，多孔活性碳，为一种或多种材料任意比例组合。所述的多孔纳米催化层6表面负载有光催化剂。所述的光催化剂为二氧化钛，氧化钨，铋系光催化剂及氮化碳中的任意一种，用量为上述多孔介质质量比的10％-20％。所述的腔体外侧设置有壳体2，壳体2与外侧设置有漂浮结构3。所述的反光面5位于壳体2上部内表面。所述的反应器本体可进行并联组合使用。本专利技术的有益效果：(1)该反应器正常工作时，反应过程由太阳能驱动，供液过程由毛细力驱动，无额外能量输入，可实现运行零能耗、零污染的节能环保要求。(2)该反应器为模块化设计，可根据实际使用场合条件灵活通过二维扩展实现规模化提升。(3)该反应器借助高透光玻璃盖板及反光层提高了太阳能利用率(4)该反应器用于污水处理时，正常工作状态下该反应器漂浮在液相反应物表面，对于污水降解的同时也可作为污水池顶盖，从而减少污染物蒸发到环境。附图说明图1为一种漂浮式模块化太阳能光反应器的结构示意图。图2为本专利技术装置工作原理示意图。图3为本专利技术装置具体实施例系统流程示意图。附图标记：1-玻璃盖板；2-壳体；3-漂浮结构；4-气体出口；5-反光面；6-微纳多孔催化剂层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本具体实施例中将本装置用于污水处理。如图1所示：一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其结构包括：玻璃盖板1、壳体2、漂浮结构3、气体出口4、反光面5、微纳多孔催化剂层6。其中：玻璃盖板1、反光面5及微纳多孔催化剂层6的上表面共同构成一个腔体，用于容纳气体生成物，并通过气体出口4将其排出进而收集。该反应器正常工作时为稳定漂浮在液相反应物表面，顶部接收的太阳辐射穿过玻璃盖板1进入上述腔体，直射或经反光面5反射后被微纳多孔催化剂层6吸收利用进行光化学反应。所述的多孔纳米催化层6具有微纳尺度多孔结构特点，其微纳孔表面附着有纳米光催化剂。微纳孔一方面增加了纳米光催化剂与反应物接触的比表面积，从而可以强化光催化反应；另一方面可利用毛细作用将液相反应物源源不断地输送至多孔纳米催化层6顶部有光照区域，从而保证光催化反应的持续稳定进行。所述的漂浮结构3与壳体2相连从而为整个反应器提供浮力保证其稳定漂浮。所述的反光面5位于壳体2上部内表面，用于通过反射提高太阳光利用率。所述的装置本体可进行并联组合使用。在诸多太阳能利用技术中，光催化分解水产氢技术可以直接将太阳能转化为氢气。该技术以太阳光为能源，以水为原料，具备成本低廉、操作简便等优点。同时，氢气作为一种清洁能源，具备热值高，绿色环保，可再生等特点。目前我国有广大的水域面积，这些水域上空有大量的太阳能可供利用。毛细效应是指液体在可以被该浸润的材料表面形成的孔隙中缓缓上升的现象，不同温度下，不同材料所形成的大小形状不同的孔隙都会对毛细效应的效果产生影响。利用毛细效应可以驱动光催化层下方的水，上升到光催化层表面进行光催化反应。基于此，本专利技术利用毛细效应与太阳光分解水技术，专利技术了一种漂浮式模块化太阳能光解水产氢反应器。该反应器，可彼此连接作为二维单元扩展。另外，该模块化反应器也可用于污水净化处理等其他太阳能驱动的反应过程。本专利技术的工作原理：正常工作时，反应器依靠漂浮结构2稳定漂浮于污水池水面上。顶部接收的太阳辐射穿过玻璃盖板1进入上述腔体，直射或经反光面5反射后被微纳多孔催化剂层6吸收用于驱动光化学降解反应。污水由于微纳多孔催化剂层6的微纳孔毛细作用被输送至微纳多孔催化剂层6的顶部，在太阳光驱动下发生光化学降解反应，如图2所示。反应原理主要为：半导体材料在受到能量相当于或高于催化剂半导体的禁带宽度的光辐照时，价带的电子跃迁到导带，在导带和价带分别形成自由电子和空穴。电子-空穴对具备氧化还原作用，可以与环境中的水与氧气反应生成强氧化性的超氧自由基、羟基自由基等活性粒子，将污染物降解。玻璃盖板1、反光面5及微纳多孔催化剂层6的上表面共同构成一个腔体，用于容纳气体生成物，并通过气体出口4将其排出进而收集。多孔纳米催化层6具有微纳尺度多孔结构特点，其微纳孔表面附着有纳米光催化剂。微纳孔一方面增加了纳米光催化剂与反应物接触的比表面积，从而可以强化光催化反应；另一方面可利用毛细作用将液相反应物源源不断地输送至多孔纳米催化层6顶部有光照区域，从而保证光催化反应的持续稳定进行。在实际应用中，本装置本体可根据实际使用场合条件灵活通过二维并联扩展实现规模化提升，如图3所示。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其特征在于，包括反应器本体，所述的反应器本体由上至下依次设置的玻璃盖板(1)、反光面(5)及微纳多孔催化剂层(6)，所述的反光面(5)为方形环结构，微纳多孔催化剂层(6)为无盖的空心立方体结构，反光面(5)位于微纳多孔催化剂层(6)上方，玻璃盖板(1)位于反光面(5)上方，所述的玻璃盖板(1)、反光面(5)及微纳多孔催化剂层(6)的共同构成一个封闭立方体腔体，腔体用于容纳气体生成物，所述的腔体一侧设置有气体出口(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其特征在于，包括反应器本体，所述的反应器本体由上至下依次设置的玻璃盖板(1)、反光面(5)及微纳多孔催化剂层(6)，所述的反光面(5)为方形环结构，微纳多孔催化剂层(6)为无盖的空心立方体结构，反光面(5)位于微纳多孔催化剂层(6)上方，玻璃盖板(1)位于反光面(5)上方，所述的玻璃盖板(1)、反光面(5)及微纳多孔催化剂层(6)的共同构成一个封闭立方体腔体，腔体用于容纳气体生成物，所述的腔体一侧设置有气体出口(4)。


2.根据权利要求1所述的一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其特征在于，所述的多孔纳米催化层(6)具有微纳尺度多孔结构。


3.根据权利要求2所述的一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其特征在于，所述的微纳尺度多孔结构是指表面拥有微米级与纳米级孔道的多孔材料。


4.根据权利要求1所述的一种漂浮式模块化太阳能光反应器，其特征在于，所述的多孔纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，梅炜，王强，唐梓钊，王嘉伟，鱼汪洋，李东辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61