一种光合微生物制氢用反应器的制作方法

1.本发明涉及微生物制氢技术领域，具体为一种光合微生物制氢用反应器。


背景技术：

2.氢能是一种新型的洁净能源，当前制氢方式多样，其中生物制氢技术是把自然界存储于有机化合物周的能量通过高效产氢细菌的作用转化为氢气，由于其所用原料可以为有机废水、城市垃圾或生物质等，且其生产过程清洁、节能、不消耗矿物资源，使得生物制氢成为当今最有前景的制氢方式。
3.当前的生物制氢大体可分为三类：真核藻类和蓝细菌的水光解产氢、光合微生物的光发酵产氢、厌氧发酵微生物的暗发酵产氢，其中光合微生物制氢反应器是光合微生物制氢系统的核心组成部分，其制氢反应器样式多样，诸如管式、箱式等，其中为了提高光能的利用率，一种内置光源式光合微生物制氢反应器应运而生，内置光源形式使得光源向四周辐射的光能都能被利用，避免了其反应中心光线不足的问题，同时一些反应器还在其外部设置光源，实现了对反应器的双面布光。
4.但此类内置光源式反应器在使用过程中还存在一些缺陷：由于反应器采用内置光源，使得反应器的内置光源附近具有强烈的人工热辐射光源，其散发的热量不断汇聚无法散发，引起了反应器内部的局部高温，导致反应器内的微生物大量死亡，严重影响其制氢效率，同时反应器的双面布光也使得反应器内部易出现光饱和现象，造成部分光源无法被利用，浪费了电能，此外由于反应器内的生物质形状不同于纯液体，具有较大的粘稠度和沉降性，单一高度的磁力搅拌器叶片只能对一定距离、一定高度范围内的局部生物质进行搅拌，无法实现对反应器内的大范围充分搅拌，使得搅拌不充分，影响制氢反应效率。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提出的现有光合微生物制氢用反应器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种光合微生物制氢用反应器，具备改变反应器的双面布光设置，有效节约电能，同时改变搅拌组件的运动范围，既能快速散热，防止反应器内产生局部高温，又能对反应器内的生物质充分搅拌，防止其沉淀影响制氢效率的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种光合微生物制氢用反应器，包括壳体，所述壳体的内壁上、下方均开设有小槽，且小槽内固定套接橡胶件，所述橡胶件的一侧与隔板组件的凸起固定连接，所述壳体的内部上下端中心固定连接有光源组件，所述光源组件的外表面活动套接搅拌组件，所述搅拌组件的叶片端内部开设有内腔，且搅拌组件的内腔活动套接活动板，靠近所述光源组件的活动板侧与搅拌组件的内腔内壁通过弹簧连接，位于所述搅拌组件内腔上方的搅拌组件开设有横槽，且横槽内活动套接活动块，靠近所述搅拌组件横槽开口的活动块侧固定连接上块，所述搅拌组件的叶片端外侧下方固定连接有下块。
7.优选的，所述壳体的内壁、隔板组件的外表面、搅拌组件的外表面以及上块和下块
的外表面均为粗糙白板。
8.优选的，一个所述隔板组件由四个四分之一环和四个橡胶带交替连接构成，且四分之一环的外圈设有凸起，所述隔板组件的四分之一环表面均匀开设有小孔。
9.优选的，所述搅拌组件由一个圆环和两个叶片组成，且叶片相对设置，所述活动板将搅拌组件的内腔分隔为内气室和外气室，且内气室的气体量为外气室的二分之一。
10.优选的，所述搅拌组件上相对设置有两个活动板，且两个活动板带有不同磁性，所述活动块为铁质材料，所述隔板组件为铁质材料。
11.优选的，所述上块的形状为上半部分半球体、下半部分半长方体，所述下块的横向长度为上块的横向长度的三分之一。
12.本发明具备以下有益效果：
13.1、本发明通过改变制氢反应器的双面布光方式，只设置光源组件作为壳体的光照来源，有效的减少了电能消耗，避免了产生光饱和现象造成光源浪费，同时在壳体的内壁上下分别设置隔板组件，且壳体的内壁和隔板组件的外表面均为粗糙白板样式，使得光源组件产生的光源均能被反射到壳体的各部分，实现光源的有效利用，促使反应器内光照充足，制氢操作能够正常进行。
14.2、本发明通过在搅拌组件的内部设置由活动板间隔成的两个气室，使得活动板在两个气室因温度变化而气压改变时移动，并带动上块做伸出或回缩操作，根据伯努利原理，利用上块与下块的形状促使搅拌组件旋转上升或旋转下降，实现对壳体内的生物质由下到上或由上到下的充分搅拌，防止生物质沉淀分层而影响制氢效率，同时搅拌组件的全方位搅拌促使光源组件产生的热量无法聚集，壳体内各部分热量分布均匀，有效防止了壳体内产生局部高温而影响制氢效率。
15.3、本发明通过在壳体的内部设置两个隔板组件，并在两个隔板组件之间设置搅拌组件，使得生物质实现左右迂回流动，延长了生物质在壳体内的流动路径，增加了氢气与生物质之间的热交换时间，从而加快了壳体内部的散热速度，进一步使得壳体内温度均匀一致，同时搅拌组件在靠近隔板组件时促使隔板组件向上或向下摆动，也进一步加强了气液间的搅拌作用，使得微生物与生物质充分反应，提高了制氢效果。
附图说明
16.图1为本发明整体结构示意图；
17.图2为本发明图1中a处结构局部放大示意图；
18.图3为本发明处于搅拌组件上升状态时整体结构示意图；
19.图4为本发明图3中b处结构局部放大示意图；
20.图5为本发明中位于隔板组件处的壳体俯视剖面结构示意图；
21.图6为本发明中位于搅拌组件处的壳体俯视剖面结构示意图。
22.图中：1、壳体；11、进料阀；12、出气阀；2、磁场装置；3、光源组件；4、隔板组件；41、橡胶件；5、搅拌组件；6、活动板；61、活动块；7、上块；8、下块。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1
‑
6，一种光合微生物制氢用反应器，包括壳体1，壳体1放置在磁场装置2的顶端，壳体1的一侧下方设有进料阀11，壳体1的顶端一侧设有出气阀12，壳体1的内壁上、下方均开设有小槽，且小槽内固定套接橡胶件41，橡胶件41的一侧与隔板组件4的凸起固定连接，壳体1的内部上下端中心固定连接有光源组件3，光源组件3的外表面活动套接搅拌组件5，搅拌组件5的叶片端内部开设有内腔，且搅拌组件5的内腔活动套接活动板6，靠近光源组件3的活动板6侧与搅拌组件5的内腔内壁通过弹簧连接，位于搅拌组件5内腔上方的搅拌组件5开设有横槽，且横槽内活动套接活动块61，靠近搅拌组件5横槽开口的活动块61侧固定连接上块7，搅拌组件5的叶片端外侧下方固定连接有下块8。
25.请参阅图1
‑
4，其中，壳体1的内壁、隔板组件4的外表面、搅拌组件5的外表面以及上块7和下块8的外表面均为粗糙白板，由于质地粗糙的白板反射率高，使得光源组件3发出的光源能够被有效的反射回去，避免了光照的浪费，使得光源能够得到充分利用。
26.请参阅图5，其中，一个隔板组件4由四个四分之一环和四个橡胶带交替连接构成，且四分之一环的外圈设有凸起，隔板组件4的四分之一环表面均匀开设有小孔，使得氢气能够向上运动，生物质能够向下流动，两者对流达到气液的充分混合和热传递，有利于提高制氢效率。
27.请参阅图6，其中，搅拌组件5由一个圆环和两个叶片组成，且叶片相对设置，搅拌组件5的形状能够有效的对壳体1内的生物质进行搅拌，活动板6将搅拌组件5的内腔分隔为内气室和外气室，且内气室的气体量为外气室的二分之一，使得在搅拌组件5的两个气室受热均匀时活动板6靠近光源组件3，在搅拌组件5的两个气室受热不均时活动板6因内气室气体快速膨胀而远离光源组件3，从而实现搅拌组件5的上下旋转。
28.请参阅图1
‑
4、6，其中，搅拌组件5上相对设置有两个活动板6，且两个活动板6带有不同磁性，活动块61为铁质材料，隔板组件4为铁质材料，由于搅拌组件5具有两个不同磁性的活动板6，活动板6与磁场装置2的配合使用能够带动搅拌组件5旋转，从而实现搅拌功能，由于活动板6对活动块61具有磁吸力，使得活动板6运动时带动活动块61同方向运动，从而活动块61推动上块7伸出或回缩，实现搅拌组件5的上下移动，由于活动板6对隔板组件4具有磁吸力，使得搅拌组件5上移或下移到隔板组件4周围时促使隔板组件4下旋或上扬，进一步提高搅拌程度。
29.请参阅图2、4，其中，上块7的形状为上半部分半球体、下半部分半长方体，使得上块7在伸出搅拌组件5时因上方液体流速较下方快，根据伯努利原理促使上块7带动搅拌组件5旋转上升，下块8的横向长度为上块7的横向长度的三分之一，使得在上块7回缩时，下块8的形状带动搅拌组件5向下旋转。
30.本发明的使用方法工作原理如下：
31.当通过进料阀11向壳体1内通入生物质后，打开光源组件3，光源组件3放出的光线不断投射到壳体1的内壁、隔板组件4和搅拌组件5的外表面，再由此反射到壳体1的其他部分，使得壳体1内光源充足且均匀，提高了制氢效果，同时间歇开启磁场装置2，磁场装置2的磁场转换带动搅拌组件5旋转，实现了对壳体1内生物质的搅拌，由于光源组件3为人工热辐
射光源，靠近光源组件3的附近聚集了热量，此时搅拌组件5的内气室较外气室的温度高，内气室内的气体膨胀、气压升高，为使得搅拌组件5内的两个气室气压保持平衡，活动板6向搅拌组件5的外侧移动并带动活动块61移动，同时也推动71伸出，上块7的形状使得搅拌组件5具有向上的升力，且其升力大于下块8形成的下降力，实现了搅拌组件5的旋转上移，从而由下到上的对壳体1内生物质进行充分搅拌，防止了生物质的沉淀，同时也使得光源组件3附近的热量被不断流动和转移，防止了光源组件3附近热量聚集造成局部高温，当搅拌组件5周围的温度均匀时，活动板6两侧的气室气压为保持相同，促使活动板6带动上块7回缩，此时下块8因搅拌组件5旋转产生的下降力带动搅拌组件5旋转下降，实现了对壳体1内部进行由上到下的充分搅拌，综上搅拌组件5的上下移动促使壳体1内生物质与微生物混合均匀，同时也防止了热量的聚集，与此同时，搅拌组件5在上下移动的过程中靠近隔板组件4，使得隔板组件4上扬或下摆，进一步增强了搅拌功能，同时两个隔板组件4和一个搅拌组件5的位置设置也促进了气液的热交换，加快了热量的传递，实现壳体1内温度的均匀一致。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。