一种实验室用光解水产氢装置的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及光催化技术领域，具体地说就是一种实验室用光解水产氢装置。

背景技术：
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光催化分解水制备氢气就是光催化剂的帮助下利用太阳能将水分解产生氢气，该项研究近年来已经得到大量的科研人员的关注和研究。其中用来进行光解水制氢的设备目前市场上有很多种类，但是这些设备往往都是构造复杂、操作繁琐和价格昂贵，这限制了对光解水制氢的研究。

技术实现要素：
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本实用新型就是为了克服现有技术中的不足，提供一种实验室用光解水产氢装置。

本技术：
提供以下技术方案：

一种实验室用光解水产氢装置，它包括壳体，其特征在于：在壳体内设有搅拌装置，在搅拌装置上设有反应器，在反应器上设有滤光片，在滤光片上方的壳体内壁上设有支架，在支架上搭接有灯架，在灯架上设有光源，在反应器上设有排气管和进气管，在排气管上连通有第一气管，第一气管的一端伸出壳体与壳体外侧的气体存储罐连通，在进气管上连通有第二气管，第二气管的一端伸出壳体与壳体外侧的氮气存储罐连通。

在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：

在壳体上还设有调光器，所述的调光器与光源通过导线形成电信号连接配合。

所述的光源为500w的氙灯。

所述的搅拌装置为磁力搅拌器。

所述的反应器包括外壳，所述的外壳的壳壁为空心结构，在外壳上设有与空心结构连通的冷却水进口和冷却水出口。

在进气管和排气管上分别设有一个对应配合的单向阀。

实用新型优点：

本实用新型结构简单，组装方便，操作容易且成本低廉，可以购买配件在实验室自行搭建。特别是通过调光器和滤光片来控制灯光强度和光波段，可以研究不同灯光条件下的光催化剂产氢效率，为深入研究光催化材料的催化性能提供更多条件支持。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，一种实验室用光解水产氢装置，它包括不透光的壳体1，在壳体1内的底部放置有搅拌装置2，所述的搅拌装置2为磁力搅拌器。

在搅拌装置2上放置有反应器3，所述的反应器3采用石英制成，它包括外壳，在外壳内侧设有反应空腔a，所述外壳的壳壁为空心结构，在外壳上部的一侧设有与空心结构连通的冷却水进口3a，在外壳下部的一侧设有与空心结构连通的冷却水出口3b。在冷却水出口3b与冷却水进口3a上通过图中未显示的管路与壳体1外侧未显示的冷却水源连通，使得冷却水可以通过冷却水进口3a进入反应器3的外壳内，而后再从冷却水出口3b流出，从而通过冷却水对反应器3内的反应空腔a进行降温，确保试验时反应器3一直处于安全温度内。

在冷却水进口3a上方的反应器3的一侧设有排气管3c，所述排气管3c一端穿过壳壁与壳壁内的反应空腔a连通。在反应器3的另一侧设有进气管3d，所述进气管3d一端穿过壳壁与壳壁内的反应空腔a连通。所述排气管3c与进气管3d的轴线在同一水平面内，且在排气管3c与进气管3d上分别设有一个对应配合的单向阀3f。所述的单向阀3f为电磁阀。

在壳体1外部的一侧设有氮气存储罐11，氮气存储罐11通过第二气管8a与进气管3d连通。在壳体1外部的另一侧设有气体存储罐9，气体存储罐9通过第一气管8与排气管3c连通，所述第一气管8与气体存储罐9之间为活动连接。

在反应器3顶端放置有滤光片4。通过滤光片4可以过滤一部分光线使得进入反应器3的光照波段为420nm以上的可见光，不加滤波片时，反应器3的光照波段为全波段。

在滤光片4上方设有一个水平分布的环形支架5，所述环形支架5的外圆面通过焊接的方式固定连接在壳体1的内壁上。在环形支架5搭接有一个水平分布的灯架6，所述灯架6长度略小于壳体1内壁的直径，大于环形支架5中间的孔径。在灯架6底部的中心处固定连接光源7，所述的光源7为500w的氙灯其照射面方向正对下方的滤光片4。通过需要还可以移动灯架6进而对光源7的位置进行微调。

在壳体1外表面的顶部还设有固定有调光器10，所述的调光器10与光源7通过导线形成电信号连接配合。位于壳体1外侧的导线的一端通过插头10a与图中为显示的电源连通以便为光源7供电。

在壳体1外侧还设有一个图中未显示的控制器通过导线与搅拌装置2以及单向阀3f形成电信号控制配合。

工作过程：

首先打开壳体1在反应器3的反应空腔a内加入反应用水b、光催化剂和搅拌装置2的磁性搅拌子，所述的光催化剂为二氧化钛系、氧化铋系统、氧化钼系和氮化碳系等材料体系中的至少一种。所述反应空腔a内水位低于排气管3c与进气管3d。

将搅拌装置2的磁性搅拌子放入反应器3内，再通过控制器开启排气管3c与进气管3d上的单向阀3f，使得氮气进入反应器3的反应空腔a内一段时间，以便将反应空腔a内的空气排出，这时排气管3c上的第一气管8与气体存储罐9之间不连通，所以被氮气顶出反应空腔a的空气可以直接排出，而后再将排气管3c与气体存储罐9连通，再关闭进气管3d上的单向阀3f，而排气管3c上的单向阀3f依旧保持开启。

通过控制器开启搅拌装置2，而后向反应器3外壳内输入冷却水、打开光源、关闭壳体1，这时水解开始，水解产生的氢气通过排气管3c经第一气管8进入气体存储罐9。反应一定时间后，关闭光源和搅拌装置2停止反应，再通过控制器开启进气管3d上的单向阀3f一段时间而后在关闭所有的单向阀3f，使得氮气再次进入反应器3的反应空腔a内，从而将反应空腔a的残余氢气推入气体存储罐9中，最后将气体收集器9与第一气管8分离，再使用气相色谱测定所产氢气量即可。

技术特征：

1.一种实验室用光解水产氢装置，它包括壳体（1），其特征在于：在壳体（1）内设有搅拌装置（2），在搅拌装置（2）上设有反应器（3），在反应器（3）上设有滤光片（4），在滤光片（4）上方的壳体（1）内壁上设有支架（5），在支架（5）上搭接有灯架（6），在灯架（6）上设有光源（7），在反应器（3）上设有排气管（3c）和进气管（3d），在排气管（3c）上连通有第一气管（8），第一气管（8）的一端伸出壳体（1）与壳体（1）外侧的气体存储罐（9）连通，在进气管（3d）上连通有第二气管（8a），第二气管（8a）的一端伸出壳体（1）与壳体（1）外侧的氮气存储罐（11）连通。

2.根据权利要求1中所述的一种实验室用光解水产氢装置，其特征在于：在壳体（1）上还设有调光器（10），所述的调光器（10）与光源（7）通过导线形成电信号连接配合。

3.根据权利要求1中所述的一种实验室用光解水产氢装置，其特征在于：所述的光源（7）为500w的氙灯。

4.根据权利要求1中所述的一种实验室用光解水产氢装置，其特征在于：所述的搅拌装置（2）为磁力搅拌器。

5.根据权利要求1中所述的一种实验室用光解水产氢装置，其特征在于：所述的反应器（3）包括外壳，所述的外壳的壳壁为空心结构，在外壳上设有与空心结构连通的冷却水进口（3a）和冷却水出口（3b）。

6.根据权利要求1中所述的一种实验室用光解水产氢装置，其特征在于：在进气管（3d）和排气管（3c）上分别设有一个对应配合的单向阀（3f）。

技术总结
本实用新型提供一种实验室用光解水产氢装置，它包括壳体（1），其特征在于：在壳体（1）内设有搅拌装置（2），在搅拌装置（2）上设有反应器（3），在反应器（3）上设有滤光片（4），在滤光片（4）上方的壳体（1）内壁上设有支架（5），在支架（5）上搭接有灯架（6），在灯架（6）上设有光源（7），在反应器（3）上设有冷却水进口（3a）、冷却水出口（3b）以及排气管（3c），在排气管（3c）连通有第一气管（8），第一气管（8）的一端伸出壳体（1）与壳体（1）外侧的氮气存储罐（9）连通。本实用新型结构简单，组装方便，操作容易且成本低廉，可以购买配件在实验室自行搭建。

技术研发人员：马立云;张正义;王田禾;孙扬善;杨勇;冯良
受保护的技术使用者：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司
技术研发日：2020.06.23
技术公布日：2021.03.23