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1、10申请公布号CN104174347A43申请公布日20141203CN104174347A21申请号201410447197322申请日20140903B01J19/1220060171申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号72发明人袁凯杨立军杜小泽杨勇平74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝54发明名称一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构57摘要本发明公开了属于光催化技术领域的用于还原二氧化碳的一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构。本装置包括拥有540个反应通道的多反应表面反应器，由底座固定于实验装置内，密封装置固定在多反应表面反。
2、应器上下两边，通道入口和通道出口分别固定在多反应表面反应器左右两边。紫外光源紧靠通道出口。通过光源的逆向布置，以及在每个反应通道内布置拥有四个催化剂涂层表面的反应表面，有限的光子得以充分利用，光催化反应的效率得以提高，进而提高反应产量。通过改变光源的输入功率和中层圆筒壁面的相对位置，可以得到不同的辐照场。采用对比实验，可以得到反应最优效率时的光源功率和反应表面的位置。该装置提高了反应产量，反应产物甲醇浓度得以提高。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104174347ACN1041743。
3、47A1/1页21一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，在固定底座6上固定多反应表面反应器1，密封装置7固定在多反应表面反应器1上下两边，通道入口3和通道出口5分别固定在多反应表面反应器1左右两边；紫外光源2紧靠通道出口5，并与密封装置7固定，混合搅拌装置4安装在通道入口3内；其中密封装置7中充满惰性气体用于隔绝外界空气；反应前从通道入口3处通入惰性气体，一方面检查装置气密性，另一方面排出反应器中的空气，目的在于更好地测量反应的转化效率。2根据权利要求1所述一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，所述多反应表面反应器水平固定在底座6上，并由底座固定于实验装置内。3根据。
4、权利要求1所述一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，所述多反应表面反应器1包括540个相互独立的单个反应通道8，每个反应通道之间由陶瓷材料连接，使光照、反应互不干涉，相互独立，通过反应通道数的增加实现反应器的规模化。4根据权利要求1所述一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，所述每个反应通道的结构为在反应通道的中心固定光纤9，光纤9与反应通道内壁面13之间固定一中层圆筒，从而新增两个反应表面中层圆筒内壁面11和中层圆筒外壁面12，反应表面由两层增至四层；并形成两个流动通道14，在光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12和反应通道内壁面13上涂有催化剂，在。
5、合适的光强下，反应物二氧化碳和水蒸气进一步高效地吸收光子，在更多的催化剂涂层表面参与反应。5根据权利要求1所述一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，所述单个反应通道的外围半径为16MM，中层圆筒半径为10MM，壁厚为01MM，长度为50MM。6根据权利要求1所述一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，所述光纤的半径为05MM，长度为60MM，光纤两端通过光纤固定器固定。权利要求书CN104174347A1/3页3一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构技术领域0001本发明属于光催化技术领域，特别涉及用于还原二氧化碳的一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构。背景技术00。
6、02随着经济社会的发展，化石燃料的消耗逐年增加。化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳，加剧了温室效应，因而捕获二氧化碳迫在眉睫。目前，二氧化碳捕获技术主要分为燃后捕获、燃前捕获和富氧燃烧这三大类。作为燃后捕获的一种方式，光催化还原技术采用外加光源照射具有光催化活性的半导体，将二氧化碳还原成甲醇等有机燃料，可以很好地缓解地球温室效应。0003光催化反应效率主要与催化剂活性、反应器结构有关。作为光催化反应的载体，光催化反应器的结构性能直接影响光子的传输、吸收，进而影响反应效率。与其它光催化反应器相比，蜂窝光纤反应器将光纤传导光与光纤负载催化剂两者相结合，既提高了光子传输效率和利用效率，又增加了反应面积。
7、，具有较高的光催化反应性能。0004蜂窝光纤反应器由大量的平行直流道组成，每个独立的流道内布置一根光纤传导光，每个流道单元中的辐照场和流场都相对独立。通过增加流道可实现光催化反应器的规模化。由于光催化还原反应主要为表面反应，而单个反应通道只有两个表面用于反应，这直接影响光子的吸收和反应的进行。反应表面较少仍是制约蜂窝光纤反应器效率的主要问题。发明内容0005本发明的目的是提供一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构，其特征在于，在固定底座6上固定多反应表面反应器1，密封装置7固定在多反应表面反应器1上下两边，通道入口3和通道出口5分别固定在多反应表面反应器1左右两边；紫外光源2紧靠通道出口5，并。
8、与密封装置7固定，混合搅拌装置4安装在通道入口3内；其中密封装置7中充满惰性气体用于隔绝外界空气；反应前从通道入口3处通入惰性气体，一方面检查装置气密性，另一方面排出反应器中的空气，目的在于更好地测量反应的转化效率；0006所述多反应表面反应器水平固定在底座6上，并由底座固定于实验装置内。0007所述多反应表面反应器1包括540个相互独立的单个反应通道8，每个反应通道之间由陶瓷材料连接，使光照、反应互不干涉，相互独立，从而反应通道数的增加实现反应器的规模化。0008所述每个反应通道的结构为在反应通道的中心固定光纤9，光纤9与反应通道内壁面13之间固定一中层圆筒，从而新增的两个反应表面，形成两个。
9、流动通道14反应表面由两层增至四层；中层圆筒内壁面11和中层圆筒外壁面12，并在光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12和反应通道内壁面13上涂有催化剂；因此，在合适的光强下，反应物二氧化碳和水蒸气进一步高效地吸收光子，在更多的催化剂涂层表面参与反应。说明书CN104174347A2/3页40009所述单个反应通道的外围半径为16MM，中层圆筒半径为10MM，壁厚为01MM，长度为50MM。0010所述光纤的半径为05MM，长度为60MM，光纤两端通过光纤固定器固定。0011本发明的有益效果是本发明的核心装置为多反应表面反应器，由底座固定于实验装置内。通过光源的逆向布置，在每个反。
10、应通道内布置拥有四个催化剂涂层表面的反应表面，有限的光子得以充分利用，光催化反应的效率得以提高，进而提高反应产量。通过改变光源的输入功率和中层圆筒壁面的相对位置，可以得到不同的辐照场。采用对比实验，可以得到反应最优效率时的光源功率和反应表面的位置。附图说明0012图1为本发明所述的结构示意图。0013图2为本发明所述的多反应表面反应器的截面示意图。0014图3为本发明所述的反应器单个反应通道的结构示意图。0015其中各编号对应名称为多反应表面反应器1、紫外光源2、通道入口3、混合搅拌装置4、通道出口5、固定底座6、密封装置7、单个反应通道8、光纤9、光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒。
11、外壁面12、反应器内壁面13、流动通道14。具体实施方式0016本发明提出一种光源逆向布置的多反应表面反应器结构。下面结合附图对本发明予以说明。0017图1所示为本发明的核心装置的光源逆向布置的多反应表面反应器结构示意图；在固定底座6上固定多反应表面反应器1，并由底座固定于实验装置内。密封装置7固定在多反应表面反应器1上下两边，通道入口3和通道出口5分别固定在多反应表面反应器1左右两边；紫外光源2紧靠通道出口5，并与密封装置7固定，混合搅拌装置4安装在通道入口3内；其中密封装置7中充满惰性气体，用于隔绝外界空气对反应的干扰，并准确地测量产物浓度。反应进行前，通道入口3、多反应表面反应器1、通道。
12、出口5均用真空泵抽真空；反应前从通道入口3处通入惰性气体，一方面检查装置气密性，另一方面排出反应器中的空气，目的在于更好地测量反应的转化效率；0018在图2所述的多反应表面反应器的截面示意图中，多反应表面反应器1包括540个相互独立的单个反应通道8，每个反应通道之间由陶瓷材料连接，使光照、反应互不干涉，相互独立，从而反应通道数的增加实现反应器的规模化。每个反应通道的结构为在反应通道的中心固定光纤9，光纤9与反应通道内壁面13之间固定一中层圆筒，从而新增两个反应表面中层圆筒内壁面11和中层圆筒外壁面12，反应表面由两层增至四层；并形成两个流动通道14。在光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆。
13、筒外壁面12和反应通道内壁面13上涂有掺杂了1NIO/INTAO4SG的TIO2颗粒催化剂。因此，在合适的光强下，反应物二氧化碳和水蒸气进一步高效地吸收光子，在更多的催化剂涂层表面参与反应。0019本发明工作原理是首先打开紫外光源2、混合搅拌装置4，接着在通道入口3处通入二氧化碳和水蒸气等反应物，混合搅拌装置4使反应物充分混合，使反应物充分混合并均匀流入反应器，这种布置方式使物质浓度更加均匀。将光源布置在反应通道8的通道出说明书CN104174347A3/3页5口5处，光的传输方向与反应物的流动方向相反，同时每个反应通道内有光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12和反应通道内壁面。
14、13等四个反应表面参与反应，并在光纤外表面10、中层圆筒内壁面11、中层圆筒外壁面12和反应通道内壁面13上涂有掺杂了1NIO/INTAO4SG的TIO2颗粒催化剂。在合适的光强下，光源功率根据反应需要可以在200W/M2到800W/M2的范围内调节。反应物二氧化碳和水蒸气进一步高效地吸收光子，在多个的催化剂涂层表面参与反应，大约100S后，产物甲醇和氧气开始从通道出口3处流出，实时测量产物的浓度。多层反应表面可以充分利用有限的光子，使更多的光子到达更多的催化剂表面参与反应，提高反应效率，得到更高浓度的反应产物。0020如图3所示，单个反应通道8的外围半径为16MM，中层圆筒半径为10MM，壁厚为01MM，长度为50MM。所用光纤的半径为05MM，长度为60MM，光纤两端通过光纤固定器固定。0021本发明利用紫外光源照射，在催化剂涂层表面发生反应，在200S后产物浓度基本稳定。与以往反应器的结果177105MOL/M3相比，本发明的产物浓度达到300105MOL/M3，提高了695，充分说明了本发明所述的实验装置可以更加高效地还原二氧化碳并产生更多的甲醇燃料。说明书CN104174347A1/1页6图1图2图3说明书附图CN104174347A。