[发明专利]用于光催化制氢的系统与方法

权利要求书

1.一种用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述系统包括依次经管线相连接的循环储液槽(2)、循环泵(3)和光催化反应器单元(1)；其中，

所述循环储液槽(2)用于储存原料液；所述原料液包括水和甲醇的混合液；

所述循环泵(3)用于将来自所述循环储液槽(2)的原料液泵送至所述光催化反应器单元(1)以用于光催化制氢反应；

所述光催化反应器单元(1)包括至少1个光催化反应器组，所述光催化反应器组包括至少1个光催化反应器(11)；所述光催化反应器(11)包括由上至下依次连接设置的第一储液罐(111)、催化剂分布板(112)和第二储液罐(113)，以及汽包(114)；

所述第一储液罐(111)用于接收来自所述循环泵(3)的原料液以用于光催化制氢反应；

所述催化剂分布板(112)与竖直方向呈锐角α，且其上设置有沿其倾斜方向的多个液体通道，所述液体通道包括位于所述催化剂分布板(112)上的内侧通道壁和远离所述催化剂分布板(112)的外侧通道壁；所述液体通道的外侧通道壁为透光壁，所述液体通道的内侧通道壁上固定有光敏催化剂，用于来自所述第一储液罐(111)的原料液流经所述光敏催化剂以进行光催化制氢反应，得到氢气和反应液；

所述第二储液罐(113)用于接收来自所述催化剂分布板(112)的氢气和反应液；

所述汽包(114)设置于所述第二储液罐(113)的顶部，用于分离并储存来自所述第二储液罐(113)的氢气；

所述第二储液罐(113)至所述循环储液槽(2)上还设置有循环管线(4)，用于将来自所述第二储液罐(113)的反应液输送至所述循环储液槽(2)中，以作为所述原料液的一部分。

2.根据权利要求1所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述第一储液罐(111)在其下部与所述催化剂分布板(112)的连接处设置有出液孔，所述第二储液罐(113)在其上部与所述催化剂分布板(112)的连接处设置有进液孔，所述液体通道的两端分别对应于所述出液孔和所述进液孔设置。

3.根据权利要求1或2所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述催化剂分布板(112)上设置有沿其倾斜方向的多个条形反应板和多个透光板，所述条形反应板与所述透光板扣合设置形成所述液体通道；所述内侧通道壁为所述条形反应板，其上固定有光敏催化剂；所述外侧通道壁为所述透光板。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，α＝30-60°。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述光催化反应器组包括至少2个光催化反应器，且至少2个所述光催化反应器串联设置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述光催化反应器单元(1)包括至少2个光催化反应器组，且至少2个所述光催化反应器组并联设置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于光催化制氢的系统，其特征在于，所述循环储液槽(2)上设置有在线甲酸分析仪，用于检测所述循环储液槽(2)中液体的甲酸含量。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述系统进行光催化制氢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)向所述循环储液槽(2)内通入原料液；所述原料液包括甲醇和水的混合液，其中，水的用量为10-80wt％；

(2)将来自所述循环储液槽(2)的原料液经所述循环泵(3)泵送至所述第一储液罐(111)；

(3)来自所述第一储液罐(111)的原料液在重力的作用下沿所述催化剂分布板(112)上的液体通道流经光敏催化剂，并在光敏催化剂及太阳光的作用下发生光催化制氢反应，输出氢气和反应液至所述第二储液罐(113)；

(4)来自所述第二储液罐(113)的氢气经所述汽包(114)与反应液进行气液分离，并储存至所述汽包(114)；

(5)将步骤(4)分离所得反应液循环回用于所述循环储液槽(2)中以作为原料液的一部分。