一种二氧化碳催化反应设备

技术领域

本发明涉及催化反应技术领域，更具体地说，本发明涉及一种二氧化碳催化反应设备。

背景技术

在太阳光驱动下，利用光催化材料在温和的反应条件(常温和常压)，实现催化转化二氧化碳为可再生碳氢燃料(CO

现有技术中，如申请号为202320962203.3的中国专利，公开了一种光催化还原二氧化碳装置，包括：包括催化筒，所述催化筒的内部设有隔板，所述隔板的内部固定套设有导气管，所述隔板的底部设有光源和驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有转动柱，所述转动柱的外部阵列设有多个陶瓷蜂窝板；加热筒，所述加热筒的内部设有加热柱，所述加热柱的外部套设有螺旋盘管，且螺旋盘管的两端与催化筒固定连接此装置方便对二氧化碳进行充分加热，而且在反应时通过陶瓷蜂窝板主动接触二氧化碳，提高反应效率，有利于二氧化碳的高效治理。但是此装置对混合液进行单向的光照，光照不均匀会影响二氧化碳的催化反应效率。因此，有必要提出一种二氧化碳催化反应设备，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种二氧化碳催化反应设备，包括：

同心设置的外罐体和内罐体，外罐体内壁连接有灯板，多个灯板沿圆周方向环绕内罐体设置，内罐体的侧壁采用透明材料制成，内罐体中心连接有搅拌单元，搅拌单元用于将输入的二氧化碳和水混合均匀，外罐体上连接有温度传感器和散热扇，控制器通过温度传感器采集外罐体内的温度，控制散热扇工作。

优选的，内罐体上连接有进气管、进液管和出料管，进气管用于向内罐体内输入二氧化碳，进液管用于向内罐体内输入清水，出料管用于将反应产生的气体输出。

优选的，搅拌单元包括：搅拌电机、搅拌轴和立轴，搅拌电机连接于外罐体底端，搅拌轴连接于搅拌电机输出端并延伸至内罐体内，立轴转动设置于内罐体中心并与搅拌轴连接。

优选的，立轴侧面连接有转板，多个转板均匀连接于立轴的圆周方向，转板的外边沿设置为突出的弧形面一，相邻转板之间设置为凹陷的弧形面二，转板设置为陶瓷蜂窝板，转板上设有若干个蜂窝孔道，且蜂窝孔道内填充有催化剂。

优选的，内罐体内壁连接有多个扩散单元，扩散单元包括：

箱体，箱体连接于内管体内壁，箱体内滑动连接有滑块，滑块与内管体内壁之间连接有弹簧；

弧形板，弧形板靠近立轴的一侧设置为弧形面，弧形板另一侧连接有滑杆，滑杆穿过箱体与滑块连接；

翼板，多个翼板均匀连接于弧形板侧端。

优选的，弧形板与转板中心的距离小于弧形面一与转板中心的距离，转板转动时与翼板不接触。

优选的，内罐体内壁连接清理单元，清理单元包括：

转框，转框通过转轴一连接于内罐体内壁且连接处设有卷簧；

清理块，清理块一端铰接于转框端部，清理块另一端与弧形面二接触，清理块铰接点处连接有卷簧，弧形面二处设有压力传感器；

限位板，限位板连接于转框侧端，并位于清理块转动方向的两侧，限位板用于对清理块的角度进行限位。

优选的，内罐体侧壁连接有预混合箱，预混合箱包括：

缓冲箱，缓冲箱连接于混合箱远离内罐体中心的一侧，缓冲箱与进气管和进液管连接，进气管和进液管上设置有电控阀门；

锥型管，锥型管连接于混合箱靠近内管体中心的一侧，并且锥型管与缓冲箱连通，锥型管从外至内管径逐渐增大；

过滤板，过滤板连接于锥型管与缓冲箱的连通口处。

优选的，锥型管包括：

扰流叶片，扰流叶片通过转轴二连接于锥型管内支架上；

齿轮，齿轮转动连接于转轴二上；

齿条，齿条水平穿过锥型管，且齿条与齿轮啮合连接，齿条位于锥型管外侧的部分连接有挡板，挡板与锥型管外壁间连接有弹簧；

导流片，导流片螺旋连接于锥型管内壁。

优选的，预混合箱还包括：

带轮一，带轮一连接于转轴一上；

蝶形板，蝶形板通过转轴三转动连接于预混合箱内壁，齿条端部抵接于蝶形板边沿；

带轮二，带轮二连接于转轴三上，且带轮二通过同步带与带轮一连接。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供的一种二氧化碳催化反应设备，采用环向设置的灯板和透明设置的内罐体，形成均匀的照射光线，通过光照对二氧化碳进行催化还原，有效减少照明死角，二氧化碳混合在水中的各位置处都能进行催化反应，并采用搅拌单元加速二氧化碳和水的混合，使提高设备的催化反应效率。

本发明所述的一种二氧化碳催化反应设备，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种二氧化碳催化反应设备的结构示意图；

图2为本发明一种二氧化碳催化反应设备中内罐体的剖面结构示意图；

图3为本发明一种二氧化碳催化反应设备中转板的结构示意图；

图4为本发明一种二氧化碳催化反应设备中箱体的结构示意图；

图5为本发明一种二氧化碳催化反应设备图2中A处局部放大结构示意图；

图6为本发明一种二氧化碳催化反应设备中预混合箱的剖面结构示意图；

图7为本发明一种二氧化碳催化反应设备图6中B处局部放大结构示意图。

图中：1.外罐体；2.内罐体；3.灯板；4.出料管；6.搅拌电机；7.搅拌轴；8.立轴；9.转板；91.弧形面一；92.弧形面二；10.箱体；11.滑块；12.弧形板；13.滑杆；14.翼板；15.转框；16.转轴一；17.清理块；18.限位板；21.预混合箱；22.缓冲箱；23.锥形管；24.过滤板；25.扰流叶片；26.转轴二；27.齿轮；28.齿条；29.导流片；30.挡板；31.带轮一；32.蝶形板；33.带轮二；34.同步带；35.转轴三。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种二氧化碳催化反应设备，包括：

同心设置的外罐体1和内罐体2，外罐体1内壁连接有灯板3，多个灯板3沿圆周方向环绕内罐体2设置，内罐体2的侧壁采用透明材料制成，内罐体2中心连接有搅拌单元，搅拌单元用于将输入的二氧化碳和水混合均匀，外罐体1上连接有温度传感器和散热扇3，控制器通过温度传感器采集外罐体1内的温度，控制散热扇3工作。

内罐体2上连接有进气管、进液管和出料管4，进气管用于向内罐体2内输入二氧化碳，进液管用于向内罐体2内输入清水，出料管4用于将反应产生的气体输出。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

一种二氧化碳催化反应设备使用时，将二氧化碳通过进气管输送至内罐体2内，将清水输通过进液管输送至内罐体2内，同时开启灯板3，多个均匀设置在外罐体1内壁的灯板3产生的光线，穿过内罐体2的透明侧壁，模拟光照对二氧化碳进行催化还原。同时启动搅拌单元，将输入的二氧化碳和水充分混合，提高催化还原反应的效率。控制器通过温度传感器实时监测外罐体1内的温度，当温度超过预设值时，控制散热风散工作，对外罐体1内外进行换热，避免热量积聚。

通过上述结构设计，采用环向设置的灯板3和透明设置的内罐体2，形成均匀的照射光线，通过光照对二氧化碳进行催化还原，有效减少照明死角，二氧化碳混合在水中的各位置处都能进行催化反应，并采用搅拌单元加速二氧化碳和水的混合，使提高设备的催化反应效率。

实施例2：

如图1、2所示，在上述实施例1的基础上，搅拌单元包括：搅拌电机6、搅拌轴7和立轴8，搅拌电机6连接于外罐体1底端，搅拌轴7连接于搅拌电机6输出端并延伸至内罐体2内，立轴8转动设置于内罐体2中心并与搅拌轴7连接。

立轴8侧面连接有转板9，多个转板9均匀连接于立轴8的圆周方向，转板9的外边沿设置为突出的弧形面一91，相邻转板9之间设置为凹陷的弧形面二92，转板9设置为陶瓷蜂窝板，转板9上设有若干个蜂窝孔道，且蜂窝孔道内填充有催化剂。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

搅拌单元使用时，启动搅拌电机6带动搅拌轴7转动，搅拌轴7带动内罐体2中心的立轴8转动，立轴8上的转板9形成旋流结构，转动带动水和二氧化碳气体流动，使二者快速混合均匀，二氧化碳更充分的溶入清水中，并使混合液与转板9上的催化剂充分接触，提高反应效率。

实施例3：

如图1、2、4所示，在上述实施例2的基础上，内罐体2内壁连接有多个扩散单元，扩散单元包括：

箱体10，箱体10连接于内管体2内壁，箱体10内滑动连接有滑块11，滑块11与内管体2内壁之间连接有弹簧；

弧形板12，弧形板12靠近立轴8的一侧设置为弧形面，弧形板12另一侧连接有滑杆13，滑杆13穿过箱体10与滑块11连接；

翼板14，多个翼板14均匀连接于弧形板12侧端。

弧形板12与转板9中心的距离小于弧形面一91与转板9中心的距离，转板9转动时与翼板14不接触。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

扩散单元设置于立轴8外侧，由于弧形板12与转板9中心的距离小于弧形面一91与转板9中心的距离，当转板9转动至与弧形板12接触时，转板9的弧形面一91挤压弧形板12使其向外移动，弧形板12带动滑杆13向箱体10内部滑动，滑块11在箱体10内壁滑动对弧形板12移动起导向作用，滑块11挤压弹簧对其进行蓄能，此时弧形板12带动翼板14向远离转板9的方向移动，将混合液向外侧搅动。当转板9转动至与弧形板12分离时，弧形面一91失去对弧形板12的挤压，在弹簧的作用下推动滑块11复位，弧形板12带动翼板14向靠近转板9的方向移动，将混合液向内侧搅动。

通过扩散单元的设置，在转板9转动形成旋流的同时，将混合液间歇式的向内外侧搅动，避免在搅拌过程中，二氧化碳由于离心力积聚在靠近内罐体2侧壁的位置，使混合液中二氧化碳在旋流转动同时进行内外侧的移动，提高二氧化碳分布均匀性，同时将混合液内外搅动使其与转板9上催化剂的充分接触，进而提高催化反应效率。

实施例4：

如图2、5所示，在上述实施例2的基础上，内罐体2内壁连接清理单元，清理单元包括：

转框15，转框15通过转轴一16连接于内罐体2内壁且连接处设有卷簧；

清理块17，清理块17一端铰接于转框15端部，清理块17另一端与弧形面二92接触，清理块17铰接点处连接有卷簧，弧形面二92处设有压力传感器；

限位板18，限位板18连接于转框15侧端，并位于清理块17转动方向的两侧，限位板18用于对清理块17的角度进行限位。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

清理单元使用时，初始位置时，清理块17位于弧形面二92内，此时清理块17位于转框15中心，转框15不发生转动；随着转板9的转动，清理块17被转板9拨动发生偏转，直至清理块17侧面与限位板1接触后，清理块17带动转框15转动，清理块17用于清理的一端沿着转板9的边沿滑动，将转板9边沿的杂质刮下。当催化反应设备运转过程中，清理块17与弧形面二92接触时，压力传感器采集压力信号并传输至控制器。通过上述结构设计，在转板9转动时通过清理块17对其边沿进行清理，将混合液中的杂质和反应沉淀物刮下，避免长时间附着后导致转板9腐蚀的现象，延长转板9的使用寿命，同时刮除表面已反应的催化剂，使未反应的催化剂能够充分暴露，保证与混合液充分接触。

实施例5：

如图2、6所示，在上述实施例4的基础上，内罐体2侧壁连接有预混合箱21，预混合箱21包括：

缓冲箱22，缓冲箱22连接于混合箱21远离内罐体2中心的一侧，缓冲箱22与进气管和进液管连接，进气管和进液管上设置有电控阀门；

锥型管23，锥型管23连接于混合箱21靠近内管体2中心的一侧，并且锥型管23与缓冲箱22连通，锥型管23从外至内管径逐渐增大；

过滤板24，过滤板24连接于锥型管23与缓冲箱22的连通口处。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

在催化反应设备使用时，随着反应的进行需要向内罐体2内补充清水和二氧化碳。设置预混合箱21，进气管和进液管与缓冲箱22连接，控制器在接收到压力传感器的检测信号后，启动进气管和进液管上的电控阀门，向缓冲箱22内充入预设量的二氧化碳和清水，二氧化碳和清水在缓冲箱21内进行预混合，然后混合液经过连通口，过滤板24将混合液中的杂质滤除，提高补充的混合液的洁净度。混合液进入锥型管23后，经过锥形面后扩散至内罐体2内原有的混合液内进行混合。通过预混合箱21的设置，采用预混合的方式，将二氧化碳和清水在相对空间较小的混合箱21内进行预混合，使其在注入内罐体2时已经处于混合液状态，避免二氧化碳直接注入时，转板9搅拌产生的旋流将二氧化碳直接搅动逸出的问题，提高二氧化碳和水的混合效率，便于对催化反应进行定量控制。缓冲箱22、锥形管22均可设置为对称的两个。

实施例6：

如图6、7所示，在上述实施例5的基础上，锥型管23包括：

扰流叶片25，扰流叶片25通过转轴二26连接于锥型管23内支架上；

齿轮27，齿轮27转动连接于转轴二26上；

齿条28，齿条28水平穿过锥型管23，且齿条28与齿轮27啮合连接，齿条28位于锥型管23外侧的部分连接有挡板30，挡板30与锥型管23外壁间连接有弹簧；

导流片29，导流片29螺旋连接于锥型管23内壁。

预混合箱21还包括：

带轮一31，带轮一31连接于转轴一16上；

蝶形板32，蝶形板32通过转轴三35转动连接于预混合箱21内壁，齿条28端部抵接于蝶形板32边沿；

带轮二33，带轮二33连接于转轴三35上，且带轮二33通过同步带34与带轮一31连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

在转框15转动时转轴一16随之转动，转轴一16上的带轮一31转动，带轮一31通过同步带34带动带轮二33同步转动，使转轴三35也随之转动，带动蝶形板32转动，蝶形板32为两端突出的结构，蝶形板32转动时其两个突出部推动齿条28在锥形管23内滑动，并对弹簧压缩蓄能，齿条28与齿轮27啮合传动，带动转轴二26转动，使转轴二26上的扰流叶片25随之转动，扰流叶片25将进入锥形管23内的混合液搅动形成涡流，混合液沿着导流片29向外流出，即混合液形成螺旋形的水流进入到内罐体2原有的混合液中。当转框15复位时，蝶形板32也随之复位，齿条28在弹簧作用下复位。

通过上述结构设计，采用扰流叶片25和导流片29的组合使设计，使混合液在进入锥形管23时能够改变流向，优先流向导流片29内，而不是直接流出，通过导流片29形成的水流螺旋进入原混合液中，减少与原混合液的冲击并减少流入的阻力，避免混合液直接泵出后冲击在转板9上，对转板9上的催化剂造成损伤甚至脱落，提高补液过程的平稳性，减少催化剂损耗。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。