從1972年日本科學(xué)家藤島昭發(fā)現(xiàn)光催化現(xiàn)象開(kāi)始，光催化已經(jīng)有五十年的發(fā)展歷程。近些年，光催化研究也開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究逐漸向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，隨之而來(lái)的是反應(yīng)裝置的配套升級(jí)，將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)簡(jiǎn)單的光催化反應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?hù)外可以太陽(yáng)光直接照射的大面積反應(yīng)裝置。
“氫農(nóng)場(chǎng)”項(xiàng)目（Hydrogen Farm Project (HFP)）由院士、大連化學(xué)物理研究所研究員李燦團(tuán)隊(duì)在《Angew》雜志發(fā)表題為《A Hydrogen Farm Strategy for Scalable Solar Hydrogen Production with Particulate Photocatalysts》成果時(shí)提出。“氫農(nóng)場(chǎng)”項(xiàng)目采用BiVO4晶體充當(dāng)水氧化光催化劑，用以實(shí)現(xiàn)用于太陽(yáng)能存儲(chǔ)和制氫的HFP，實(shí)現(xiàn)STC(Solar-to-Chemical)超過(guò)1.9％和STH(Solar-to-Hydrogen)超過(guò)1.8％，由于這種方法主要類(lèi)似于農(nóng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)的過(guò)程，即大規(guī)模種植農(nóng)作物，然后在農(nóng)作物成熟后集中收獲，因此團(tuán)隊(duì)將其命名為“氫農(nóng)場(chǎng)”項(xiàng)目。
泊菲萊科技直接太陽(yáng)光陣列式平板光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)
泊菲萊科技聯(lián)合中科院大連化物所李燦院士團(tuán)隊(duì)推出PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置，使實(shí)驗(yàn)室中合成的光催化劑，在太陽(yáng)光的直接作用下，得到了大面積產(chǎn)業(yè)化的驗(yàn)證。相較于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，平板式反應(yīng)器具有受光面積更大，催化劑的光照均勻性更高，反應(yīng)物與催化劑的傳質(zhì)效率更高，放大效應(yīng)小等優(yōu)勢(shì)，是光催化反應(yīng)體系向戶(hù)外應(yīng)用轉(zhuǎn)化的。
為了更好的推動(dòng)平板式反應(yīng)器的規(guī)?；瘧?yīng)用，泊菲萊科技推出的PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置在應(yīng)用場(chǎng)景上進(jìn)行了更精細(xì)的劃分。
PLR-SPRL實(shí)驗(yàn)級(jí)平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置體積小巧，適用于初期的實(shí)驗(yàn)條件摸索，主要用于光催化反應(yīng)的前期條件摸索，包括催化劑負(fù)載量的優(yōu)化，流速的優(yōu)化，反應(yīng)器材質(zhì)選擇等。
PLR-SPRF小試級(jí)平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置體積較大，適用于中期戶(hù)外量程可行化的驗(yàn)證，主要用于光催化反應(yīng)的條件確認(rèn)后的放大性驗(yàn)證和戶(hù)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，包括反應(yīng)器材質(zhì)的優(yōu)化，熱量傳遞的優(yōu)化，傳質(zhì)效率的優(yōu)化以及大面積催化劑負(fù)載工藝的優(yōu)化等。
PLR-SPRG量產(chǎn)級(jí)平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置可將反應(yīng)器按照陣列形式進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)后期的規(guī)?；慨a(chǎn)，主要用于光催化反應(yīng)的規(guī)?；a(chǎn)。
優(yōu)勢(shì)詳解
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置在催化劑固定、擾流設(shè)計(jì)、床層設(shè)計(jì)、管路設(shè)計(jì)、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等方面具有一系列的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，適用于光化學(xué)反應(yīng)研究和工業(yè)生產(chǎn)。
1. 高的光照效率與光照均勻度
不同于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)呈扁平狀，催化劑可均勻分散在板式反應(yīng)器中。反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的受光面積更大，與光源距離基本一致且無(wú)遮擋，催化劑的光照效率和光照均勻度更高，可提高光反應(yīng)速率同時(shí)減少因局部反應(yīng)過(guò)快而造成的副反應(yīng)。
2. 高效的傳質(zhì)效率和循環(huán)效率
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置綜合考慮了反應(yīng)器的尺寸與邊緣結(jié)構(gòu)，并在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)了擾流層，使反應(yīng)物在反應(yīng)器中快速混合均勻，減少了反應(yīng)器中的死體積，提高了傳質(zhì)效率，有利于提高光催化反應(yīng)的速率同時(shí)減少局部濃度產(chǎn)物積累而導(dǎo)致的副反應(yīng)。
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置的床層設(shè)計(jì)保留了薄層液相結(jié)構(gòu)，充分增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，以確保充分接觸和有效反應(yīng)。為了避免床層過(guò)薄出現(xiàn)阻力大，體系壓力過(guò)高等現(xiàn)象，通過(guò)仿真模擬匹配了的催化劑床層和流體層高度，同時(shí)采用了更合理的管道布局和連接方式保證了體系高的循環(huán)效率與穩(wěn)定性。
3. 優(yōu)秀的氣密性和穩(wěn)定性
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置采用長(zhǎng)壽命、耐腐蝕、耐高溫密封膠圈進(jìn)行密封，具備良好的氣密性，確保反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生泄漏，保障實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
在壓力設(shè)計(jì)方面，為了延長(zhǎng)平板的使用壽命PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置進(jìn)行了相應(yīng)的耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了裝置的穩(wěn)定性和安全性。
圖1.平板反應(yīng)器耐壓仿真圖
4. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多種數(shù)據(jù)
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置還配備了pH測(cè)量功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系的酸堿性，以調(diào)節(jié)反應(yīng)條件和優(yōu)化反應(yīng)效果。此外還可以選配溫度、壓力、環(huán)境濕度、氧化還原電位、太陽(yáng)輻射度、紫外輻射度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)模塊。
此外，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置還擁有多項(xiàng)技術(shù)，其中的快拆設(shè)計(jì)（號(hào)：.X）使得裝置易于維護(hù)和清洗，提高了操作便捷性和實(shí)驗(yàn)效率。
圖2.平板反應(yīng)器快拆結(jié)構(gòu)示意圖
5. 靈活的定制方案
為了適用于不同的反應(yīng)體系，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置提供靈活的定制化方案，包括反應(yīng)器及管路規(guī)格、材質(zhì)、流速、催化劑床層高度、液層高度、換熱體系、氣液分離及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等多個(gè)參數(shù)均可進(jìn)行個(gè)性化定制，為不同光催化反應(yīng)體系量身定造的平板式反應(yīng)器。
| PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置 |
| 參數(shù) | PLR-SPRL實(shí)驗(yàn)室級(jí) | PLR-SPRF小試級(jí) | PLR-SPRG量產(chǎn)級(jí) |
| 反應(yīng)器尺寸 | 10×10 cm ²，可選5×5、15×15、20×20、25×25 cm ² | 0.1 m ²，可選0.25、0.5 m ² | 0.5 m ²，可選5 m ²、10 m ² |
| 反應(yīng)流量 | 0~1 L/min | 5~10 L/min | 25~120 L/min |
| 儲(chǔ)液池 | 0.2~0.8 L | 10 L | 10~1000 L |
| 支架單元 | 桌面型 | 落地型 | 戶(hù)外型 |
| 管路 | PU管、四氟管、不銹鋼管、PPR管 | 不銹鋼管 | 不銹鋼管 |
| 應(yīng)用場(chǎng)景 | 室內(nèi)/戶(hù)外 | 室內(nèi)/戶(hù)外 | 戶(hù)外 |
| 所需面積 | 桌面2m ² | 地面5~10m ² | 地面10~100m ² |
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 光催化：光催化分解水、液態(tài)陽(yáng)光、光催化污水降解
光電催化：光伏光電催化分解水 |
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