蜂窩光纖反應(yīng)器光催化還原二氧化碳性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、能源危機和溫室效應(yīng)制約著人類的發(fā)展。利用太陽光的光催化還原CO2技術(shù)既能控制溫室氣體排放，又可產(chǎn)生燃料甲醇，富有發(fā)展?jié)摿?。作為光催化還原CO2反應(yīng)的載體，蜂窩光纖反應(yīng)器因其反應(yīng)速率高、傳質(zhì)能力強備受關(guān)注。
　　以蜂窩光纖反應(yīng)器為對象，以數(shù)值模擬為手段，選擇合適的反應(yīng)動力學模型、流動擴散模型等，開展研究。數(shù)值模擬結(jié)果與已有實驗數(shù)據(jù)吻合，證明數(shù)值模擬的可行性。
　　將多根光纖嵌入單個反應(yīng)通道并改變光源位置，提出多光纖蜂窩反應(yīng)器。

2、對已有光強分布模型進行分析和推導，得出新的光強分布公式。通過數(shù)值實驗，得出CH3OH濃度與光纖位置和運行參數(shù)的變化關(guān)系。隨著光纖和反應(yīng)器中心距離、輸入光強和水蒸氣濃度的增加，CH3OH平均濃度增加。但隨著入口流速的增加，CH3OH平均濃度下降，二者呈反比關(guān)系。多光纖蜂窩反應(yīng)器的CH3OH最高出口平均濃度為2.32×10-5 mol·m-3，與蜂窩光纖反應(yīng)器的結(jié)果1.770×10-5mol·m-3相比，提高了31.1％。多光纖蜂窩反應(yīng)器的

3、最大轉(zhuǎn)化效率和量子效率分別為0.235μmol·g-1·h-1和0.0177％，均高于蜂窩光纖反應(yīng)器(0.16μmol·g-1·h-1和0.012％)。
　　增加蜂窩光纖反應(yīng)器的反應(yīng)層數(shù)以擴大反應(yīng)表面積，得到多反應(yīng)層蜂窩反應(yīng)器。結(jié)合多光纖模型，繼續(xù)優(yōu)化得到多反應(yīng)層多光纖蜂窩反應(yīng)器。提出到達反應(yīng)面的光功率和單位輸入功率的產(chǎn)物速率等參數(shù)，以更好地對比幾種結(jié)構(gòu)的性能。通過光強的積分得到光功率，并發(fā)現(xiàn)入口流速和光纖數(shù)量一定時，光功率和CH