專利名稱：光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣液固單相、兩相或三相反應(yīng)的裝置，具體涉及一種光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池。
背景技術(shù)：
光電催化技術(shù)是近年來提出的一種有效促進(jìn)光生電子和空穴分離并利用光電協(xié)同作用來還原二氧化碳的新型技術(shù)。光電催化反應(yīng)器作為光電催化還原二氧化碳的主體設(shè)備，很大程度上決定了光電催化還原二氧化碳的效率。隨著光電催化技術(shù)的日益成熟，光電催化反應(yīng)器引起了人們越來越大的興趣。由于在光電催化反應(yīng)中存在著光生電子-空穴對的高復(fù)合率、光有效利用率低、對內(nèi)部恒溫要求高等問題，因此設(shè)計發(fā)明新型的反應(yīng)池是研究光電催化還原二氧化碳必須攻克的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容針對上述不足之處，本實用新型提供了一種光電催化反應(yīng)器，該反應(yīng)器不僅為光電催化二氧化碳提供了適合的反應(yīng)空間，而且很好的解決了光電催化反應(yīng)中所存在的光生電子-空穴對的高復(fù)合效率、光有效利用率低、內(nèi)部恒溫效果差等問題。本實用新型的具體技術(shù)方案是:一種光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，包括反應(yīng)池I和反應(yīng)池II，反應(yīng)池I和反應(yīng)池II通過管道連通，管道中間設(shè)置有固定板，固定板由兩塊有機(jī)玻璃板粘結(jié)而成，質(zhì)子膜密封固定在兩塊有機(jī)玻璃中間，方便更換。眾所周知質(zhì)子膜是只允許質(zhì)子通過的一層薄膜，在反應(yīng)池I和反應(yīng)池II中添加外加電壓的情況下，可使溶液內(nèi)的帶電粒子定向移動，而質(zhì)子膜的存在阻擋了其他帶電粒子的通過，使質(zhì)子利用率大為提高，而質(zhì)子的通過也使反應(yīng)池I和反應(yīng)池II及三電極系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，構(gòu)成回路。光電催化劑需要穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境，其對溫度的要求尤為突出，因為不同的溫度下，催化劑的催化活性相差甚大，而在有光源參與的反應(yīng)中，溫度升高是在所難免的，所以在反應(yīng)池I的外部設(shè)置有水套I，反應(yīng)池II的外部設(shè)置有水套II，使得反應(yīng)池I和反應(yīng)池II內(nèi)部的溫度更加穩(wěn)定，為最大利用光電催化劑提供了必備條件，同時在質(zhì)子膜的存在以及外加電壓的作用下，光生電子-空穴對有效地分離，大大提高了二氧化碳的還原效率。所述反應(yīng)池I的左側(cè)設(shè)置有玻璃I，反應(yīng)池II的右側(cè)設(shè)置有玻璃II，在合理計算成本的前提下，玻璃I和玻璃II使用透明的石英玻璃，根據(jù)反應(yīng)需要在兩側(cè)或單側(cè)設(shè)置光源來實現(xiàn)雙側(cè)或單側(cè)光照。石英玻璃相對于普通玻璃來說，不僅各項性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定，其透光性能尤為突出；在節(jié)約成本的前提下，很好的增大了光的有效透過率和利用率。為了使得反應(yīng)池內(nèi)部溫度更加穩(wěn)定，所述水套I上設(shè)置有進(jìn)水口 I和出水口 I，水套II上設(shè)置有進(jìn)水口 II和出水口 II，出水口 I所在水平位置高于進(jìn)水口 I，出水口 II所在水平位置高于進(jìn)水口 II。二氧化碳的還原主要在反應(yīng)池II內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)池I與反應(yīng)池II內(nèi)電解液相同，并通過質(zhì)子膜有機(jī)結(jié)合，外加電源采用三電極形式，工作電極和參比電極在反應(yīng)池II，對電極在反應(yīng)池I內(nèi)，通過電解液構(gòu)成回路。當(dāng)進(jìn)行二氧化碳光電催化還原時，在反應(yīng)池I與反應(yīng)池II中加入相同的電解液，將三電極固定好，然后向反應(yīng)池II底部通入二氧化碳。接通循環(huán)水，循環(huán)水分別從進(jìn)水口 I和進(jìn)水口 II進(jìn)入，在循環(huán)水通道內(nèi)通過，對整個反應(yīng)體系進(jìn)行控溫，然后分別從出水口 I和出水口II排出。光源從玻璃I和玻璃II射入，照射在工作電極上，在外加電壓的情況下，質(zhì)子從反應(yīng)池I經(jīng)過固定板中間的質(zhì)子膜進(jìn)入反應(yīng)池II內(nèi)，在工作電極上對二氧化碳進(jìn)行光電還原。本實用新型采用這樣的結(jié)構(gòu)，在最大節(jié)約成本的前提下，使得光電催化還原二氧化碳反應(yīng)中光生電子-空穴對的高復(fù)合效率有效的降低，增大了光的有效透過率和利用率，反應(yīng)池內(nèi)部的恒溫效果更加穩(wěn)定，為光電催化還原二氧化碳的有效進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的俯視圖；圖2是
圖1的A-A剖視圖；圖3是本實用新型的左視圖；圖中I是反應(yīng)池I，2是玻璃I，3是進(jìn)水口 I，4是固定板，5是出水口 11，6是玻璃II，7是反應(yīng)池II，8是水套II，9是進(jìn)水口 II，10是管道，11是出水口 I，12是水套I。
具體實施方式
本實用新型包括反應(yīng)池I I和反應(yīng)池II 7，反應(yīng)池I I和反應(yīng)池II 7通過管道10連通，管道10中間設(shè)置有固定板4，固定板4由兩塊有機(jī)玻璃板粘結(jié)而成，質(zhì)子膜密封固定在兩塊有機(jī)玻璃中間，方便更換。光電催化劑需要穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境，其對溫度的要求尤為突出，因為不同的溫度下，催化劑的催化活性相差甚大，而在有光源參與的反應(yīng)中，溫度升高是在所難免的，所以在反應(yīng)池I I的外部設(shè)置有水套I 12，反應(yīng)池II 7的外部設(shè)置有水套II 8，使得反應(yīng)池I I和反應(yīng)池II 7內(nèi)部的溫度更加穩(wěn)定，為最大利用光電催化劑提供了必備條件，同時在質(zhì)子膜的存在以及外加電壓的作用下，光生電子-空穴對有效地分離，大大提高了二氧化碳的還原效率。所述反應(yīng)池I I的左側(cè)設(shè)置有玻璃I 2，反應(yīng)池II 7的右側(cè)設(shè)置有玻璃II 6，在合理計算成本的前提下，玻璃I 2和玻璃II 6使用透明的石英玻璃，根據(jù)反應(yīng)需要在兩側(cè)或單側(cè)設(shè)置光源來實現(xiàn)雙側(cè)或單側(cè)光照。石英玻璃相對于普通玻璃來說，不僅各項性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定，其透光性能尤為突出；在節(jié)約成本的前提下，很好的增大了光的有效透過率和利用率。為了使得反應(yīng)池內(nèi)部溫度更加穩(wěn)定，所述水套I 12上設(shè)置有進(jìn)水口 I 3和出水口I 11，水套II 8上設(shè)置有進(jìn)水口 II 9和出水口 II 5，出水口 I 11所在水平位置高于進(jìn)水口
I3，出水口 II 5所在水平位置高于進(jìn)水口 II 9。二氧化碳的還原主要在反應(yīng)池II 7內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)池I I與反應(yīng)池II 7內(nèi)電解液相同，并通過固定板4中間的質(zhì)子膜有機(jī)結(jié)合，外加電源采用三電極形式，工作電極和參比電極在反應(yīng)池II 7，對電極在反應(yīng)池I I內(nèi)，通過電解液構(gòu)成回路。當(dāng)進(jìn)行二氧化碳光電催化還原時，在反應(yīng)池I I與反應(yīng)池II 7中加入相同的電解液，將三電極固定好，然后向反應(yīng)池
II7底部通入二氧化碳。接通循環(huán)水，循環(huán)水分別從進(jìn)水口 I 3和進(jìn)水口 II 9進(jìn)入，在循環(huán)水通道內(nèi)通過，對整個反應(yīng)體系進(jìn)行控溫，然后分別從出水口 I 11和出水口 II 5排出。光源從玻璃I 2和玻璃II 6射入，照射在工作電極上，在外加電壓的情況下，質(zhì)子從反應(yīng)池I I經(jīng)過固定板4中間的質(zhì)子膜進(jìn)入反應(yīng)池II 7內(nèi)，在工作電極上對二氧化碳進(jìn)行光電還原。
權(quán)利要求1.一種光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，包括反應(yīng)池I (I)和反應(yīng)池11(7)，其特征在于:反應(yīng)池I (I)和反應(yīng)池II (7)通過管道(10)連通，管道(10)中間設(shè)置有固定板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，其特征在于:反應(yīng)池I(I)的外部設(shè)置有水套I (12)，反應(yīng)池II (7)的外部設(shè)置有水套II (8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，其特征在于:反應(yīng)池I(I)的左側(cè)設(shè)置有玻璃I (2)，反應(yīng)池II (7)的右側(cè)設(shè)置有玻璃II (6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，其特征在于:所述水套I (12)上設(shè)置有進(jìn)水口 I (3)和出水口 I (11)，水套II (8)上設(shè)置有進(jìn)水口 II (9)和出水口 II (5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，其特征在于:出水口I (11)所在水平位置高于進(jìn)水口 I (3)，出水口 II (5)所在水平位置高于進(jìn)水口 II (9)。
專利摘要本實用新型涉及一種光電催化還原二氧化碳反應(yīng)池，包括反應(yīng)池Ⅰ和反應(yīng)池Ⅱ，反應(yīng)池Ⅰ和反應(yīng)池Ⅱ通過管道連通，管道中間設(shè)置有固定板，所述反應(yīng)池Ⅰ和反應(yīng)池Ⅱ的外部設(shè)置有水套，所述水套上設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，且出水口所在水平位置高于進(jìn)水口，所述反應(yīng)池Ⅰ的左側(cè)和反應(yīng)池Ⅱ的右側(cè)設(shè)置為玻璃。采用這樣的結(jié)構(gòu)，在最大節(jié)約成本的前提下，使得光電催化還原二氧化碳反應(yīng)中光生電子-空穴對的高復(fù)合效率有效的降低，增大了光的有效透過率和利用率，反應(yīng)池內(nèi)部的恒溫效果更加穩(wěn)定，為光電催化還原二氧化碳的有效進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號B01J19/12GK202933705SQ20122044613
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者李培強(qiáng), 史慶苓, 馬韻升, 張建林, 牟慶平, 高洪奎 申請人:黃河三角洲京博化工研究院有限公司, 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)