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(316L,VIM+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/XPS、AES分析,产品质量完全满足半导体协会 SEMI F20 标准。
基于EP抛光(316L,VIM+VAR)技术的发展,鑫视科shinsco采用国内优秀企业生产的EP管(316L,VIM+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(TiO2、InO、C3N4、CdS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、PEEK、PTFE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EP(316L,VIM+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(316L,VIM+VAR);体积50ml±5 |
阀门 | EP隔膜阀 |
玻璃反应器 | 100ml(标配)、250ml、25ml、50ml;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,H2、O2 >0.001ml;CO、CO2、CH4>1ppm;CH3OH、HCOOH、CH3CH2OH、CH3COOH>10ppm; |
推荐配套设备 |
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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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[来源:北京鑫视科科技有限公司]
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