本發(fā)明屬于化學(xué)工程光催化領(lǐng)域，特別是涉及一種具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板、光催化反應(yīng)器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

CO₂是造成溫室效應(yīng)以及全球氣候變暖的最主要原因，在京都議定書框架下各國都在積極開展低碳綠色的發(fā)展路線研究。根據(jù)丁鐸爾中心“全球碳計(jì)劃”年度研究成果和最新研究數(shù)據(jù)，我國已經(jīng)超過美國成為世界上碳排放量最大的國家。所以積極地開展CO₂減排與CO₂轉(zhuǎn)化利用的研究是很有必要的。

目前，對CO₂減排的處理方式有CCS(CO₂捕獲封存)和CCUS(CO₂捕獲封存及利用)等等，然而在這個(gè)過程中往往是以消耗能源作為代價(jià)的，在CO₂減少的同時(shí)可能會造成另外的環(huán)境污染或能源消耗。太陽能作為地球上最豐富也是一種十分清潔的能源，利用太陽能將CO₂通過光催化劑來進(jìn)行光催化還原制得甲醇等化工原料是一種十分綠色環(huán)保的CO₂資源化利用方式。

現(xiàn)在用于CO₂光催化還原催化劑通常為TiO₂，其禁帶寬度為3.2ev。在有水存在的條件下根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目以及轉(zhuǎn)化成不同產(chǎn)物的還原電勢，能將CO₂還原成CH₄、CH₃OH、HCOOH、HCHO和CO等。目前，對光催化劑進(jìn)行改性來提高光催化還原CO₂反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性的研究較多。但是現(xiàn)有的釜式反應(yīng)器不能很好地控制光照滲透、停留時(shí)間以及副反應(yīng)的發(fā)生，且釜式光催化反應(yīng)器不利于進(jìn)行工業(yè)放大。目前文獻(xiàn)中的報(bào)道了微通道結(jié)構(gòu)的進(jìn)料采用的是氣體和膠體經(jīng)三通后混合，在微通道內(nèi)會形成類似于彈狀流的流動，不利于反應(yīng)氣與催化劑顆粒的接觸，從而不利于傳質(zhì)，降低反應(yīng)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板、光催化反應(yīng)器及其應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中釜式反應(yīng)器存在的光照無法控制且不均勻、停留時(shí)間無法控制、難以工業(yè)放大以及氣液接觸不充分反應(yīng)效率低下的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板包括相對的第一表面及第二表面；所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第一表面及第二表面均設(shè)有主管路微通道及與所述主管路微通道一端相連接的多級H型分形分叉微通道，且所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第一表面的所述H型分形分叉微通道與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第二表面的所述H型分形分叉微通道通過連接通孔相連通。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第一表面的所述主管路微通道的自由端與位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第二表面的所述主管路微通道的自由端相對設(shè)置。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，所述連接通孔位于末級所述H型分形分叉微通道的末端。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，自所述主管路微通道至末級所述H型分形分叉微通道的寬度依次減小。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，所述H型分形分叉微通道每次分叉的角度均為90°。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板為由3D打印光敏樹脂材料制備獲得。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第一表面及第二表面均設(shè)有凹槽，所述凹槽位于所述主管路微通道及所述H型分形分叉微通道的外圍。

作為本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的一種優(yōu)選方案，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板內(nèi)設(shè)有第一安裝通孔。

本發(fā)明還提供一種光催化反應(yīng)器，所述光催化反應(yīng)器包括：

如上述任一方案中所述的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板；

第一石英蓋板，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第一表面，所述第一石英蓋板對應(yīng)于所述主管路微通道的位置設(shè)有第一出口通孔；

第一金屬蓋板，位于所述第一石英蓋板表面；所述第一金屬蓋板為環(huán)形蓋板，所述第一金屬蓋板內(nèi)側(cè)區(qū)域與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第一表面的所述H型分形分叉微通道的分布區(qū)域相對應(yīng)；所述第一金屬蓋板對應(yīng)于所述第一出口通孔的位置設(shè)有第二出口通孔；

第二石英蓋板，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第二表面，所述第二石英蓋板對應(yīng)于所述主管路微通道的位置設(shè)有第一入口通孔；

第二金屬蓋板，位于所述第二石英蓋板表面；所述第二金屬蓋板為環(huán)形蓋板，所述第二金屬蓋板內(nèi)側(cè)區(qū)域與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第二表面的所述H型分形分叉微通道的分布區(qū)域相對應(yīng)；所述第二金屬蓋板對應(yīng)于所述第一入口通孔的位置上設(shè)有第二入口通孔。

作為本發(fā)明的光催化反應(yīng)器的一種優(yōu)選方案，所述光催化反應(yīng)器還包括密封圈，所述密封圈位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板與所述第一石英蓋板及所述第二石英蓋板之間。

作為本發(fā)明的光催化反應(yīng)器的一種優(yōu)選方案，所述第一石英蓋板及所述第二石英蓋板內(nèi)均設(shè)有第二安裝通孔，所述第一金屬蓋板及所述第二金屬蓋板內(nèi)均設(shè)有第三安裝通孔。

本發(fā)明還提供一種如上述任一方案中所述的光催化反應(yīng)器的應(yīng)用，所述光催化反應(yīng)器適用于CO2光催化還原反應(yīng)制備甲醇。

本發(fā)明還提供一種光催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述光催化反應(yīng)系統(tǒng)包括：如上述任一方案中所述的光催化反應(yīng)器、供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、三通、光源、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)及動力系統(tǒng)；

所述光催化反應(yīng)器經(jīng)由所述三通與所述供氣系統(tǒng)及所述供液系統(tǒng)相連通；所述光源位于所述光催化反應(yīng)器的上下兩側(cè)；所述冷卻循環(huán)水系統(tǒng)包括供水裝置及與所述供水裝置相連通的石英水槽，所述光催化反應(yīng)器位于所述石英水槽內(nèi)；所述動力系統(tǒng)與所述供液系統(tǒng)及所述冷卻循環(huán)水系統(tǒng)相連接，適于驅(qū)動反應(yīng)液及冷卻水的流動。

作為本發(fā)明的光催化反應(yīng)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，還包括尾氣分析系統(tǒng)，所述尾氣分析系統(tǒng)與所述光催化反應(yīng)器相連接。

作為本發(fā)明的光催化反應(yīng)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述三通及所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量均為多個(gè)，且所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量與所述三通的數(shù)量相同。

如上所述，本發(fā)明的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板、光催化反應(yīng)器及其應(yīng)用，具有以下有益效果：

本發(fā)明通過在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板上下兩表面設(shè)置分形結(jié)構(gòu)的微通道，即可以有效地分布?xì)庖汗倘?，加?qiáng)傳熱傳質(zhì)，又可以有效地解決分形分布的反應(yīng)物的收集問題，同時(shí)還可以增加微通道的長度，更有利于控制反應(yīng)流量以及反應(yīng)物停留時(shí)間；

采用3D打印技術(shù)打印所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板，可以精確、快速經(jīng)濟(jì)的制造出相對復(fù)雜的微通道結(jié)構(gòu)；

本發(fā)明的光催化反應(yīng)器可以與微流控技術(shù)相結(jié)合，可以有效快速地控制原料液的流量，從而控制反應(yīng)物的停留時(shí)間，進(jìn)而減小副反應(yīng)物的生產(chǎn)；同時(shí)，本發(fā)明的光催化反應(yīng)器還可以有效地控制光照時(shí)間和光滲透率。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第一表面俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第二表面的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的光催化反應(yīng)器中第一石英蓋板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的光催化反應(yīng)器中的第一金屬蓋板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的光催化反應(yīng)器中第二石英蓋板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的光催化反應(yīng)器中的第二金屬蓋板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1 具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板

11 主管路微通道

12 H型分形分叉微通道

13 連接通孔

14 凹槽

15 第一安裝通孔

2 第一石英蓋板

21 第二安裝通孔

22 第一出口通孔

3 第一金屬蓋板

31 第三安裝通孔

32 第二出口通孔

4 第二石英蓋板

41 第一入口通孔

5 第二金屬蓋板

51 第二入口通孔

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1至圖7，需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

請參閱圖1至圖2，本發(fā)明提供一種具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1包括相對的第一表面及第二表面，其中，圖1為所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的第一表面俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的第二表面俯視結(jié)構(gòu)示意圖；所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的第一表面及第二表面均設(shè)有主管路微通道11及與所述主管路微通道11一端相連接的多級H型分形分叉微通道12，且所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的所述H型分形分叉微通道12與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述H型分形分叉微通道12通過連接通孔13相連通。

作為示例，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的所述主管路微通道11的自由端與位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述主管路微通道11的自由端相對設(shè)置，即如圖1及圖2所示，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的所述主管路微通道11的自由端位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的上部，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述主管路微通道11的自由端位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的下部。優(yōu)選地，位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的所述主管路微通道11在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的投影與位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述主管路微通道11位于同一直線上。

作為示例，所述連接通孔13位于末級所述H型分形分叉微通道12的末端，所述連接通孔13可以位于部分末級所述H型分形分叉微通道12的末端，也可以位于所有末級所述H型分形分叉微通道12的末端，其中，圖1及圖2以所述連接通孔13位于所有末級所述H型分形分叉微通道12的末端作為示例。

作為示例，自所述主管路微通道11至末級所述H型分形分叉微通道12的寬度依次減?。黄┤?，在一示例中，所述主管路微通道11的寬度可以為4mm，后續(xù)各級所述H型分叉微通道12的寬度可以依次為3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm等等。

作為示例，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的厚度可以為但不僅限于4mm。所述主管路微通道11及所述H型分叉微通道12的深度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述主管路微通道11及所述H型分叉微通道12的深度可以為但不僅限于1mm。

作為示例，所述H型分形分叉微通道12每次分叉的角度均為90°。

作為示例，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1為由3D打印光敏樹脂材料制備獲得，采用3D打印技術(shù)打印所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1，可以精確、快速、經(jīng)濟(jì)地制造出相對復(fù)雜的微通道結(jié)構(gòu)。

作為示例，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面及第二表面均設(shè)有凹槽14，所述凹槽14位于所述主管路微通道11及所述H型分形分叉微通道12的外圍。所述凹槽14作為密封圈的安裝槽，適于在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1與其他結(jié)構(gòu)密封組裝時(shí)放置密封圈。所述凹槽14的深度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述凹槽14的深度可以為但不僅限于0.7mm。

作為示例，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1內(nèi)設(shè)有第一安裝通孔15，所述第一安裝通孔15用于在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1與其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝時(shí)進(jìn)行安裝固定。

作為示例，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1及所述主管路微通道11及所述H型分形分叉微通道12分布區(qū)域的尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的總體尺寸為120mm×100mm×4mm，所述主管路微通道11及所述H型分形分叉微通道12分布區(qū)域的尺寸為80mm×60mm。

本發(fā)明通過在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1上下兩表面設(shè)置分形結(jié)構(gòu)的微通道，即可以有效地分布?xì)庖汗倘啵訌?qiáng)傳熱傳質(zhì)，又可以有效地解決分形分布的反應(yīng)物的收集問題，同時(shí)還可以增加微通道的長度，更有利于控制反應(yīng)流量以及反應(yīng)物停留時(shí)間。

實(shí)施例二

請參閱圖3至圖7，本發(fā)明還提供一種光催化反應(yīng)器，所述光催化反應(yīng)器包括：如實(shí)施例一中所述的具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的具體結(jié)構(gòu)請參閱實(shí)施例一，此處不再累述；第一石英蓋板2，所述第一石英蓋板2位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的第一表面，所述第一石英蓋板2對應(yīng)于所述主管路微通道11的位置設(shè)有第一出口通孔22；第一金屬蓋板3，所述第一金屬蓋板3位于所述第一石英蓋板2表面；所述第一金屬蓋板3為環(huán)形蓋板，所述第一金屬蓋板3內(nèi)側(cè)區(qū)域與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的所述H型分形分叉微通道12的分布區(qū)域相對應(yīng)；所述第一金屬蓋板3對應(yīng)于所述第一出口通孔22的位置設(shè)有第二出口通孔32；第二石英蓋板4，所述第二石英蓋板4位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1的第二表面，所述第二石英蓋板4對應(yīng)于所述主管路微通道11的位置設(shè)有第一入口通孔41；第二金屬蓋板5，所述第二金屬蓋板5位于所述第二石英蓋板4表面；所述第二金屬蓋板5為環(huán)形蓋板，所述第二金屬蓋板5內(nèi)側(cè)區(qū)域與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述H型分形分叉微通道12的分布區(qū)域相對應(yīng)；所述第二金屬蓋板5對應(yīng)于所述第一入口通孔41的位置上設(shè)有第二入口通孔51。

作為示例，所述光催化反應(yīng)器還包括密封圈(未示出)，所述密封圈位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1與所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4之間，且位于所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面及第二表面的所述凹槽14內(nèi)。所述密封圈可以增強(qiáng)所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1與所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4之間的密封效果，可以避免在工作時(shí)反應(yīng)液的泄露。

作為示例，所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4的厚度均為2mm。

作為示例，所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5可以為但不僅限于不銹鋼蓋板，優(yōu)選地，所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5均由304不銹鋼非標(biāo)定做。

作為示例，所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，在一示例中，所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5均為10mm。

作為示例，所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4內(nèi)均設(shè)有第二安裝通孔21，所述第二安裝通孔21沿所述第一石英蓋板2及所述第二石英蓋板4的周向分布，且與所述第一安裝通孔15上下對應(yīng)設(shè)置；所述第二安裝通孔21的數(shù)量及寬度可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述第二安裝通孔21的數(shù)量為10，直徑為10mm。

所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5內(nèi)均設(shè)有第三安裝通孔31，所述第三安裝通孔31沿所述第一金屬蓋板3及所述第二金屬蓋板5的周向分布，且與所述第二安裝通孔21上下對應(yīng)設(shè)置；所述第三安裝通孔31的數(shù)量及寬度可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述第三安裝通孔31的數(shù)量為10，直徑為10mm。

作為示例，所述第一安裝通孔15、所述第二安裝通孔21及所述第三安裝通孔31可以為但不僅限于3/8英制的螺紋。

本發(fā)明的所述光催化反應(yīng)器的工作原理為：催化劑(可以為但不僅限于TiO₂)溶于水中形成的膠體經(jīng)蠕動泵在三通處與CO₂匯合后形成的氣液固三相混合物，所述三相混合物經(jīng)由所述第一入口通孔41及所述第二入口通孔51之后流入所述光催化反應(yīng)器中的所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述主管路微通道11內(nèi)；隨后，所述三相混合物在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面沿所述主管路微通道11流經(jīng)各級所述H型分形分叉微通道12之后，經(jīng)由位于最末級所述H型分形分叉微通道12末端的所述連接通孔13流到所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的最末級所述H型分形分叉微通道12，并沿所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面流經(jīng)各級所述H型分形分叉微通道12之后流至所述主管路微通道11，并經(jīng)由所述第二出口通孔32及所述第一出口通孔22流出所述光催化反應(yīng)器；反應(yīng)物中CO₂、TiO₂以及水經(jīng)過上述所述主管路微通道11及所述H型分形分叉微通道12之后形成比較均勻、接觸充分的三相混合物形成了比較均勻、接觸充分的三相混合物；待流動穩(wěn)定后，打開位于所述光催化反應(yīng)器上下兩側(cè)的兩只氙燈光源，使穩(wěn)定的光催化CO₂反應(yīng)一段時(shí)間后進(jìn)行產(chǎn)物收集分析。

本發(fā)明的所述光催化反應(yīng)器適用于CO₂光催化還原反應(yīng)制備甲醇，但不排除其他生物、化工、環(huán)境等方面具體的反應(yīng)體系的應(yīng)用。

實(shí)施例三

本發(fā)明還提供一種光催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述光催化反應(yīng)系統(tǒng)包括：如實(shí)施例二中所述的光催化反應(yīng)器、供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、三通、光源、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)及動力系統(tǒng)；所述光催化反應(yīng)器經(jīng)由所述三通與所述供氣系統(tǒng)及所述供液系統(tǒng)相連通；所述光源位于所述光催化反應(yīng)器的上下兩側(cè)；所述冷卻循環(huán)水系統(tǒng)包括供水裝置及與所述供水裝置相連通的石英水槽，所述光催化反應(yīng)器位于所述石英水槽內(nèi)；所述動力系統(tǒng)與所述供液系統(tǒng)及所述冷卻循環(huán)水系統(tǒng)相連接，適于驅(qū)動反應(yīng)液及冷卻水的流動。

作為示例，所述供氣系統(tǒng)可以包括氣瓶、減壓閥及氣體質(zhì)量流量計(jì)，所述氣瓶、所述減壓閥及所述氣體質(zhì)量流量計(jì)經(jīng)由導(dǎo)氣管依次串接，所述氣體質(zhì)量流量計(jì)與所述三通相連通；所述光源可以為但不僅限于氙燈燈源；所述動力系統(tǒng)可以為但不僅限于蠕動泵。

作為示例，所述光催化反應(yīng)系統(tǒng)還包括尾氣分析系統(tǒng)，所述尾氣分析系統(tǒng)與所述光催化反應(yīng)器相連接。

作為示例，所述三通及所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量均可以為多個(gè)，且所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量與所述三通的數(shù)量相同，每個(gè)所述光催化反應(yīng)器與與其相對應(yīng)的所述三通相連通。將所述三通及所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量設(shè)置為多個(gè)，只需要根據(jù)增設(shè)的所述三通及所述光催化反應(yīng)器的數(shù)量加大進(jìn)氣流量及進(jìn)液流量就可以增加產(chǎn)能。

本發(fā)明的所述光催化反應(yīng)系統(tǒng)的工作原理為：打開供氣系統(tǒng)中的氣路開關(guān)及蠕動泵，控制氣體流量及催化劑(可以為但不僅限于TiO₂)溶于水中形成的液體的液體流量，在一示例中，所述氣體流量可以為100ml/min，所述液體的流量可以為35ml/min，CO₂氣體從氣瓶經(jīng)減壓閥及氣體質(zhì)量流量計(jì)控制輸出后，與催化劑(可以為但不僅限于TiO₂)溶于水中形成的液體在三通處匯合后形成的氣液固三相混合物，所述三相混合物經(jīng)由所述光催化反應(yīng)器中的所述第一入口通孔41及所述第二入口通孔51之后流入所述光催化反應(yīng)器中的所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面的所述主管路微通道11內(nèi)；隨后，所述三相混合物在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第二表面沿所述主管路微通道11流經(jīng)各級所述H型分形分叉微通道12之后，經(jīng)由位于最末級所述H型分形分叉微通道12末端的所述連接通孔13流到所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面的最末級所述H型分形分叉微通道12，并沿所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板1第一表面流經(jīng)各級所述H型分形分叉微通道12之后流至所述主管路微通道11，并經(jīng)由所述第二出口通孔32及所述第一出口通孔22流出所述光催化反應(yīng)器；待流動穩(wěn)定后，且在打開所述光源之前，將所述光催化反應(yīng)器置于所述石英水槽中，打開循環(huán)冷卻水開關(guān)使冷卻水流動起來；打開所述光源，使穩(wěn)定的光催化CO₂反應(yīng)一段時(shí)間后進(jìn)行產(chǎn)物收集分析；使穩(wěn)定的光催化CO₂反應(yīng)的時(shí)間可以為但不僅限于15min。

本發(fā)明的光催化反應(yīng)系統(tǒng)將光催化反應(yīng)器可以與微流控技術(shù)相結(jié)合，可以有效快速地控制原料液的流量，從而控制反應(yīng)物的停留時(shí)間，進(jìn)而減小副反應(yīng)物的生產(chǎn)；同時(shí)，本發(fā)明的光催化反應(yīng)器即可以有效地控制光照時(shí)間和光滲透率，又可以使得所述光催化反應(yīng)系統(tǒng)的壓降更低，促進(jìn)傳熱傳質(zhì)過程的進(jìn)行。此外，在光催化反應(yīng)過程中，將所述光催化反應(yīng)器置于石英水槽中使用冷卻水帶走光照及反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，一方面可以更好地控制反應(yīng)在合適的溫度下進(jìn)行，另一方面也可以起到防止溫度過高，保護(hù)所述光催化反應(yīng)器的作用。

綜上所述，本發(fā)明提供一種具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板、光催化反應(yīng)器及其應(yīng)用，所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板包括相對的第一表面及第二表面；所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板的第一表面及第二表面均設(shè)有主管路微通道及與所述主管路微通道一端相連接的多級H型分形分叉微通道，且所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第一表面的所述H型分形分叉微通道與所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板第二表面的所述H型分形分叉微通道通過連接通孔相連通。本發(fā)明通過在所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板上下兩表面設(shè)置分形結(jié)構(gòu)的微通道，即可以有效地分布?xì)庖汗倘啵訌?qiáng)傳熱傳質(zhì)，又可以有效地解決分形分布的反應(yīng)物的收集問題，同時(shí)還可以增加微通道的長度，更有利于控制反應(yīng)流量；采用3D打印技術(shù)打印所述具有分形結(jié)構(gòu)的微通道板，可以精確、快速經(jīng)濟(jì)的制造出相對復(fù)雜的微通道結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的光催化反應(yīng)器可以與微流控技術(shù)相結(jié)合，可以有效快速地控制原料液的流量，從而控制反應(yīng)物的停留時(shí)間，進(jìn)而減小副反應(yīng)物的生產(chǎn)；同時(shí)，本發(fā)明的光催化反應(yīng)器還可以有效地控制光照時(shí)間和光滲透率。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。