[实用新型]光电催化还原二氧化碳反应池

说明书

技术领域  

本实用新型涉及一种气液固单相、两相或三相反应的装置，具体涉及一种光电催化还原二氧化碳反应池。

背景技术  

光电催化技术是近年来提出的一种有效促进光生电子和空穴分离并利用光电协同作用来还原二氧化碳的新型技术。光电催化反应器作为光电催化还原二氧化碳的主体设备，很大程度上决定了光电催化还原二氧化碳的效率。随着光电催化技术的日益成熟，光电催化反应器引起了人们越来越大的兴趣。由于在光电催化反应中存在着光生电子-空穴对的高复合率、光有效利用率低、对内部恒温要求高等问题，因此设计发明新型的反应池是研究光电催化还原二氧化碳必须攻克的技术难题。

发明内容

针对上述不足之处,本实用新型提供了一种光电催化反应器,该反应器不仅为光电催化二氧化碳提供了适合的反应空间,而且很好的解决了光电催化反应中所存在的光生电子-空穴对的高复合效率、光有效利用率低、内部恒温效果差等问题。

本实用新型的具体技术方案是：一种光电催化还原二氧化碳反应池，包括反应池Ⅰ和反应池Ⅱ，反应池Ⅰ和反应池Ⅱ通过管道连通，管道中间设置有固定板，固定板由两块有机玻璃板粘结而成，质子膜密封固定在两块有机玻璃中间，方便更换。

众所周知质子膜是只允许质子通过的一层薄膜,在反应池Ⅰ和反应池Ⅱ中添加外加电压的情况下,可使溶液内的带电粒子定向移动,而质子膜的存在阻挡了其他带电粒子的通过,使质子利用率大为提高,而质子的通过也使反应池Ⅰ和反应池Ⅱ及三电极系统有机的结合在一起,构成回路。

光电催化剂需要稳定的反应环境，其对温度的要求尤为突出，因为不同的温度下，催化剂的催化活性相差甚大，而在有光源参与的反应中，温度升高是在所难免的，所以在反应池Ⅰ的外部设置有水套Ⅰ，反应池Ⅱ的外部设置有水套Ⅱ，使得反应池Ⅰ和反应池Ⅱ内部的温度更加稳定，为最大利用光电催化剂提供了必备条件，同时在质子膜的存在以及外加电压的作用下，光生电子-空穴对有效地分离，大大提高了二氧化碳的还原效率。

所述反应池Ⅰ的左侧设置有玻璃Ⅰ，反应池Ⅱ的右侧设置有玻璃Ⅱ，在合理计算成本的前提下，玻璃Ⅰ和玻璃Ⅱ使用透明的石英玻璃，根据反应需要在两侧或单侧设置光源来实现双侧或单侧光照。石英玻璃相对于普通玻璃来说，不仅各项性能更加优越和稳定，其透光性能尤为突出；在节约成本的前提下，很好的增大了光的有效透过率和利用率。

为了使得反应池内部温度更加稳定，所述水套Ⅰ上设置有进水口Ⅰ和出水口Ⅰ，水套Ⅱ上设置有进水口Ⅱ和出水口Ⅱ，出水口Ⅰ所在水平位置高于进水口Ⅰ，出水口Ⅱ所在水平位置高于进水口Ⅱ。

二氧化碳的还原主要在反应池Ⅱ内进行，反应池Ⅰ与反应池Ⅱ内电解液相同，并通过质子膜有机结合，外加电源采用三电极形式，工作电极和参比电极在反应池Ⅱ，对电极在反应池Ⅰ内，通过电解液构成回路。当进行二氧化碳光电催化还原时，在反应池Ⅰ与反应池Ⅱ中加入相同的电解液，将三电极固定好，然后向反应池Ⅱ底部通入二氧化碳。接通循环水，循环水分别从进水口Ⅰ和进水口Ⅱ进入，在循环水通道内通过，对整个反应体系进行控温，然后分别从出水口Ⅰ和出水口Ⅱ排出。光源从玻璃Ⅰ和玻璃Ⅱ射入，照射在工作电极上，在外加电压的情况下，质子从反应池Ⅰ经过固定板中间的质子膜进入反应池Ⅱ内，在工作电极上对二氧化碳进行光电还原。

本实用新型采用这样的结构，在最大节约成本的前提下，使得光电催化还原二氧化碳反应中光生电子-空穴对的高复合效率有效的降低，增大了光的有效透过率和利用率，反应池内部的恒温效果更加稳定，为光电催化还原二氧化碳的有效进行奠定了基础。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本实用新型的俯视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型的左视图；

图中1是反应池Ⅰ，2是玻璃Ⅰ，3是进水口Ⅰ，4是固定板，5是出水口Ⅱ，6是玻璃Ⅱ，7是反应池Ⅱ，8是水套Ⅱ，9是进水口Ⅱ，10是管道，11是出水口Ⅰ，12是水套Ⅰ。

具体实施方式

本实用新型包括反应池Ⅰ1和反应池Ⅱ7，反应池Ⅰ1和反应池Ⅱ7通过管道10连通，管道10中间设置有固定板4，固定板4由两块有机玻璃板粘结而成，质子膜密封固定在两块有机玻璃中间，方便更换。