一种大面积光电协同催化反应装置的制作方法

本技术属于光电催化反应，特别涉及一种大面积光电协同催化反应装置。

背景技术：

1、随着化石资源的过度消耗和环境污染的日益加剧，全球范围内的能源危机和环境污染问题日益突出，人们在开发利用不可再生能源的同时，开发新型绿色可再生资源的需求已经迫在眉睫。太阳能以其来源广泛，可再生性强，环境友好等诸多优点越来越引起学界和业界的广泛关注。太阳能-氢能转化是一种具备经济可行性的方案，光电催化水分解制氢是一种实现太阳能到氢能转化的理想途径之一。

2、光电催化反应装置是实现太阳能-氢能相互转化的有效装置，现有的光电催化装置普遍采用单片光结构，感光面积较小，导致其制氢效率较低，若要增大感光面积，需要增大光阳极的尺寸，但是光阳极的尺寸增大以后，其制造难度和制造成本都会指数级提升。

3、因此，需要一种感光面积大且成本较低的光电催化反应装置。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种大面积光电协同催化反应装置，以解决现有的光电催化反应装置感光面积和成本无法同时兼顾的问题。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：一种大面积光电协同催化反应装置，包括阴极室和阳极室：

3、所述阴极室和阳极室之间设置有离子交换膜；

4、所述阴极室内设置有阴极板；

5、所述阳极室内平铺设置有若干个阵列式排布且表面覆盖有催化剂的光阳极板，所述光阳极板面向离子交换膜一侧设置有与光阳极板电连接的导电架，以安装各光阳极板；

6、所述阳极室背向阴极室一侧设置有透光板，使光源能够透过光窗辐射到各光阳极板表面。

7、采用上述设置结构时,采用多片的光阳极板平铺拼接，使总体的感光面积增大，克服了现有的单片大面积光阳极板制作难度和制作成本高导致感光面积无法显著提升的问题，既增大了感光面积从而提高了制氢效率，又降低了光阳极板的制造难度和制造成本。

8、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，还包括：底板，上侧设置有第一凹槽；中间板，设置于底板上方，其上侧设置有第二凹槽且中部具有开口，所述离子交换膜嵌入设置于中间板的第二凹槽开口处；所述离子交换膜与第二凹槽开口处密封配合，底板上部与中间板下部密封配合，形成阴极室；所述透光板设置于中间板上方，中间板上部与透光板下部密封配合形成阳极室。

9、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述阴极室内设置有流道板，所述流道板下部嵌入设置于第一凹槽内，流道板上部具有凸起部嵌入设置于中间板中部开口处并与第二凹槽底面齐平；所述阴极板位于流道板和离子交换膜之间并与流道板电连接。

10、采用上述设置结构时，流道板上部嵌入中间板的第二凹槽开口处，使阴极板距离光阳极板的距离缩短，即缩短了极距，降低了内阻，提高了电解过程的法拉第效率。

11、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述流道板的凸起部内设置有呈蛇形排布的流道，流道板斜对角侧分别设置有流道入口和流道出口，所述流道入口和流道出口贯穿流道板，所述底板上贯穿设置有与流道入口对应连通的第一进液孔和与流道出口对应连通的第一出液孔。

12、采用上述设置结构时，使阴极室内的电解液沿蛇形排布的流道流动，促进了电解过程的充分反应。

13、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述中间板斜对角侧设置有与中间板的第二凹槽内连通的第二进液孔和第二出液孔。

14、采用上述设置结构时，使阳极室内的电解液形成层流，促进了电解过程的充分反应。

15、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述流道板和导电架由导电材料制成。

16、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述底板下侧设置有贯穿底板并与流道板和阴极板电连接的阴极导电探针，所述透光板上侧设置有贯穿透光板并与光阳极板和导电架电连接的阳极导电探针。

17、采用上述设置结构时，能够使电流有效导出。

18、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述导电架上具有若干个与光阳极板一一对应的安装孔，各光阳极板扣设于安装孔上并由压条固定于导电架上。

19、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述光阳极板呈n排n列排布。

20、为了更好的实现本实用新型，在上述结构中作进一步的优化，所述阴极板采用导电金属丝网电极。

21、本实用新型相较于现有技术具有以下有益效果：

22、1、采用多片的光阳极板平铺拼接，使总体的感光面积增大，克服了现有的单片大面积光阳极板制作难度和制作成本高导致感光面积无法显著提升的问题，既增大了感光面积从而提高了制氢效率，又降低了光阳极板的制造难度和制造成本；

23、2、流道板上部嵌入中间板的第二凹槽开口处，使阴极板距离光阳极板的距离缩短，即缩短了极距，降低了内阻，提高了电解过程的法拉第效率；

24、3、利用离子交换膜将反应装置分隔成双室结构，避免氢氧混合反应造成的危险，提高了反应的安全性。

技术特征：

1.一种大面积光电协同催化反应装置，包括阴极室和阳极室，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于，还包括：底板(1)，上侧设置有第一凹槽(11)；中间板(4)，设置于底板(1)上方，其上侧设置有第二凹槽(41)且中部具有开口，所述离子交换膜(5)嵌入设置于中间板(4)的第二凹槽(41)开口处；所述离子交换膜(5)与第二凹槽(41)开口处密封配合，底板(1)上部与中间板(4)下部密封配合，形成阴极室；所述透光板(8)设置于中间板(4)上方，中间板(4)上部与透光板(8)下部密封配合形成阳极室。

3.根据权利要求2所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述阴极室内设置有流道板(2)，所述流道板(2)下部嵌入设置于第一凹槽(11)内，流道板(2)上部具有凸起部嵌入设置于中间板(4)中部开口处并与第二凹槽(41)底面齐平；所述阴极板(3)位于流道板(2)和离子交换膜(5)之间并与流道板(2)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述流道板(2)的凸起部内设置有呈蛇形排布的流道，流道板(2)斜对角侧分别设置有流道入口(21)和流道出口(22)，所述流道入口(21)和流道出口(22)贯穿流道板(2)，所述底板(1)上贯穿设置有与流道入口(21)对应连通的第一进液孔(12)和与流道出口(22)对应连通的第一出液孔(13)。

5.根据权利要求3所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述中间板(4)斜对角侧设置有与中间板(4)的第二凹槽(41)内连通的第二进液孔(42)和第二出液孔(43)。

6.根据权利要求3所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述流道板(2)和导电架(6)由导电材料制成。

7.根据权利要求6所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述底板(1)下侧设置有贯穿底板(1)并与流道板(2)和阴极板(3)电连接的阴极导电探针(9a)，所述透光板(8)上侧设置有贯穿透光板(8)并与光阳极板(7)和导电架(6)电连接的阳极导电探针(9b)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述导电架(6)上具有若干个与光阳极板(7)一一对应的安装孔(61)，各光阳极板(7)扣设于安装孔(61)上并由压条(62)固定于导电架(6)上。

9.根据权利要求8所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述光阳极板(7)呈n排n列排布。

10.根据权利要求1所述的一种大面积光电协同催化反应装置，其特征在于：所述阴极板(3)采用导电金属丝网电极。

技术总结本技术涉及一种大面积光电协同催化反应装置，包括阴极室和阳极室：阴极室和阳极室之间设置有离子交换膜；阴极室内设置有阴极板；阳极室内平铺设置有若干个阵列式排布且表面覆盖有催化剂的光阳极板，光阳极板面向离子交换膜一侧设置有与光阳极板电连接的导电架，以安装各光阳极板；阳极室背向阴极室一侧设置有透光板，使光源能够透过光窗辐射到各光阳极板表面；采用多片的光阳极板平铺拼接，使总体的感光面积增大，克服了现有的单片大面积光阳极板制作难度和制作成本高导致感光面积无法显著提升的问题，既增大了感光面积从而提高了制氢效率，又降低了光阳极板的制造难度和制造成本。技术研发人员：刘欢,李阳,杨广受保护的技术使用者：北京泊菲莱科技有限公司技术研发日：20231008技术公布日：2024/4/24