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发布日期:2024/8/1 10:13:00
 
前言

 

在当今全球对可再生能源需求日益增长的背景下,光解水技术作为一种前沿的清洁能源生产方式,正逐渐引起人们的关注。

光催化分解水制氢是从根本上解决能源危机和环境污染的途径之一,是众多光催化实验研究者近年来努力攻克的主要课题之一。如何能高效的获取光催化分解水制氢制氧实验成果,一套好的反应系统必不可少。‍

光解水是利用光能将水分子分解为氢气和氧气的过程。这一过程通常依赖于光催化剂,在光照条件下,通过吸收太阳光的能量,促进水分子的化学反应,从而实现氢气的生成。‍

光催化技术是通过光催化剂,利用光子能量将许多需要在苛刻条件下发生的化学反应,转化为可在温和环境下进行的先进技术。利用光催化技术分解水制氢,可以将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能,在解决能源短缺问题上具有深远的应用场景。

美国能源部提出如果光催化分解水制氢的太阳能转换氢能效率达到10%,太阳能制氢成本(包括生产和运输)达到2~4美元/kg H2,这项技术就有可能走向大规模应用。

 

 

组成部分

 

 

光催化分解水的原理

 

 

水是一种相对稳定的化合物。水分解生成氢气和氧气的过程,是一个吉布斯自由能增加的过程(▲G>0),也就是说从热力学角度考虑,水分解反应是一个非自发反应,必须有外加能量才能进行。

光催化分解水制氢反应,就是利用光子的能量推动水分解反应的发生,然后转化为化学能。具有高能量的远紫外线(波长小于190nm)可以直接分解水,然而此类远紫外线难以到达地球表面,所以普通太阳光照射难以实现水分解制氢。

光催化分解水制氢是利用一些半导体材料如TiO2的吸光特性,实现光解水反应的发生。半导体材料在受到光子的激发后,会产生具有较强还原能力的光生电子,可以将吸附在半导体表面的质子或水分子还原为氢气,从而实现光催化分解水制氢。

 

shinsco产品展示

 

 

 

 

产品详情

 

 

近年来半导体行业的快速发展,超高纯316L不锈钢,符合SEMI F20标准,通过真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM+VAR),并使用特殊的工艺处理,对材料进行最大程度的提纯,进一步减少了材料中的的非金属夹杂物和气体成分。EP管(316LVIM+VAR)是表面经过电解抛光处理,以提高产品内部的平滑性,并在金属表面形成富铬层以提高耐腐蚀性,电解抛光后的产品做钝化处理以去除游离铁离子。EP抛光产品经 SEM ESCA/XPSAES分析,产品质量完全满足半导体协会 SEMI F20 标准。

基于EP抛光(316LVIM+VAR)技术的发展,鑫视科shinsco采用国内优秀企业生产的EP管(316LVIM+VAR)和EP自动阀门,替换了光催化活性评价系统的原有玻璃管路和阀门,并实现了PLC全面控制整套系统,实现了SSC-PCAE光催化活性评价系统的全自动化运行。

  SSC-PCAE光催化活性评价系统(Photocatalytic activity evaluation system)沿用半导体行业的真空技术,将玻璃管路和阀门替换为EP管和EP自动阀,实现了整个系统的全自动控制实验过程,全自动在线采样分析,实现了实验中真正的全自动运行。SSC-PCAE光催化活性评价系统主要应用于光解水、全解水、电催化、光催化CO2还原、光催化固氮、光电催化气体产物分析、耐压釜式反应、催化反应的微量气体收集等。

 

 

产品优势

 

 

  • 封闭反应的产物气体收集、采样、在线分析的一体化系统;

  • 内置气体磁力增压泵,形成高强压差,实现气体快速混匀;

  • 全系统耐压-14.6psi ~150psi,实现了从真空到10atm的压力覆盖;

  • 应用半导体材料(TiO2InOC3N4CdS等)催化剂的活性评价;

  • 催化剂产氢、产氧、光解水的性能分析;

  • 催化剂二氧化碳还原的性能分析;

  • 系统可配和玻璃、石英、不锈钢、PEEKPTFE等材料制备的反应器使用

  • 可满足光电反应、气固反应、膜催化、多相反应等特殊实验要求;

  • 系统管阀件全部采用EP316LVIM+VAR)管和EP阀,对气体无吸附;

  • 系统即装即用,可兼容任意厂家气相色谱仪,无需额外增加进样阀门;

  • GC测试范围广,氢、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛、C1-C5等微量气体;

     

     

    参数配置

     

     

项目

SSC-PCAE-150光催化活性评价系统

系统真空度

-0.1MPa-14.6psi

系统耐压

-14.6psi ~150psi

管路材质

EP电解抛管(316LVIM+VAR);体积50ml±5

阀门

EP隔膜阀

玻璃反应器

100ml(标配)、250ml25ml50ml;石英通光

选配

316L不锈钢反应器、石英或蓝宝石通光

采样方式

全自动采样在线分析,可对接任意品牌色谱,GC无需加阀改装

控制方式

全面PLC数字化控制,10英寸触摸屏,可以实现与GC、光源、真空泵等辅助设备对接控制。

真空泵

反控自动启停,2L/s,含防倒吸电磁阀和单向隔膜阀,双重保护系统

测试精度

0.01ml& 0.1s

光源放置

光源可以根据需求置于体系前端或后端平台,易于反应器的更换和光源的取放;

测试范围

氢、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛、乙醛等微量气体,H2O2 >0.001mlCOCO2CH4>1ppmCH3OHHCOOHCH3CH2OHCH3COOH>10ppm

推荐配套设备

  • 气相色谱:    HF901EPC+EPC),HF901A、岛津、安捷伦

  • 光源:SSC-PCX300-K25氙灯、SSC-LED300W LED光源、SSC-XS500-S21

  • 光功率计:SSC-OPM2000

光解水的应用

 

1.清洁能源生产:通过将光解水技术与太阳能结合,可以有效地生产氢气,成为未来能源体系的重要组成部分

2.环境保护:在一些污染严重的地区,利用光解水技术可以帮助改善空气质量,减少温室气体排放,

3.工业应用:氢气作为一种重要的工业原料,可以广泛应用于化工、冶金等行业。

 

 

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