從1972年日本科學(xué)家藤島昭發(fā)現(xiàn)光催化現(xiàn)象開始，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，隨之而來的是反應(yīng)裝置的配套升級(jí)，將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)簡單的光催化反應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼敉饪梢蕴柟庵苯诱丈涞拇竺娣e反應(yīng)裝置。

“氫農(nóng)場”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”項(xiàng)目采用BiVO₄晶體充當(dāng)水氧化光催化劑，用以實(shí)現(xiàn)用于太陽能存儲(chǔ)和制氫的HFP，實(shí)現(xiàn)STC(Solar-to-Chemical)超過1.9％和STH(Solar-to-Hydrogen)超過1.8％，由于這種方法主要類似于農(nóng)業(yè)農(nóng)場的過程，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”項(xiàng)目。

泊菲萊科技直接太陽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，是光催化反應(yīng)體系向戶外應(yīng)用轉(zhuǎn)化的。

為了更好的推動(dòng)平板式反應(yīng)器的規(guī)模化應(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，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)過程中，催化劑的受光面積更大，與光源距離基本一致且無遮擋，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)。為了避免床層過薄出現(xiàn)阻力大，體系壓力過高等現(xiàn)象，通過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測量功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測反應(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、太陽輻射度、紫外輻射度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測模塊。

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。