[发明专利]用于光催化制氢的系统与方法

说明书

用于光催化制氢的系统和方法。系统包括依次经管线相连接的循环储液槽、循环泵和光催化反应器单元；其中，循环储液槽用于储存原料液；循环泵用于将来自循环储液槽的原料液泵送至光催化反应器单元以用于光催化制氢反应；光催化反应器单元包括至少1个光催化反应器组，光催化反应器组包括至少1个光催化反应器；光催化反应器包括由上至下依次连接设置的第一储液罐、催化剂分布板和第二储液罐，以及汽包；汽包设置于第二储液罐的顶部；第二储液罐至循环储液槽上还设置有循环管线。该系统和方法能够利用太阳光进行光催化反应实现甲醇制氢，提高制氢效率和制氢量，避免使用煤炭等不清洁能源。

技术领域

本发明属于光催化制氢领域，具体涉及用于光催化制氢的系统与方法。

背景技术

在碳中和、碳达峰背景下，我国碳排放压力越来越大，而氢能作为一种替代能源能够满足国民生产所需。目前煤制氢、生物质制氢、天然气制氢等技术蓬勃发展，但是他们都面临着碳排放问题，无法满足清洁制氢的基本需求，而光催化与电催化制氢则能够避免对碳的利用，从而从根本上解决此问题。目前电催化制氢已经初步产业化，但是电能的利用与消耗也是一种极大的资源浪费，而光催化制氢能够充分利用太阳能这种取之不尽用之不竭的能源，因此是最具有前景的制氢技术。目前，光催化制氢还处于催化剂研制阶段，效率不高。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于光催化制氢的系统，该系统结构简单，能够利用太阳光进行光催化反应实现甲醇制氢，提高制氢效率和制氢量，避免使用煤炭等不清洁能源；

本发明的第二个目的在于提供一种利用前述系统进行光催化制氢的方法，该方法能够利用太阳光进行光催化反应实现甲醇制氢，提高制氢效率和制氢量，避免使用煤炭等不清洁能源。

为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

一种用于光催化制氢的系统，所述系统包括依次经管线相连接的循环储液槽、循环泵和光催化反应器单元；其中，

所述循环储液槽用于储存原料液；所述原料液包括水和甲醇的混合液；

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

所述光催化反应器单元包括至少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；所述光催化反应器包括由上至下依次连接设置的第一储液罐、催化剂分布板和第二储液罐，以及汽包；

所述第一储液罐用于接收来自所述循环泵的原料液以用于光催化制氢反应；

所述催化剂分布板与竖直方向呈锐角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上的内侧通道壁和远离所述催化剂分布板的外侧通道壁；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；

所述第二储液罐用于接收来自所述催化剂分布板的氢气和反应液；

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

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

本发明的用于光催化制氢的系统，结构简单，能够利用太阳光这种取之不尽用之不竭的自然能源进行光催化反应实现甲醇制氢，且通过将反应液循环回用，提高制氢效率和制氢量，实现工业生产的连续性；避免使用煤炭等不清洁能源，从而避免了碳排放问题；避免使用电能，从而避免了电能的消耗。