V型聚光光伏-光催化水處理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了有效利用太陽能和提高光催化效率，于是將低倍聚光光伏和光催化相結(jié)合，設(shè)計(jì)了V型聚光光伏-光催化水處理系統(tǒng)，即在低倍聚光條件下同時(shí)進(jìn)行光催化污水處理和光伏發(fā)電的集成自供給系統(tǒng)。其中太陽光譜中紫外光譜用于光催化降解廢水，可見光譜和近紅外光譜透過污水到達(dá)電池表面進(jìn)行發(fā)電供給系統(tǒng)內(nèi)廢水循環(huán)，而遠(yuǎn)紅外光譜均被污水吸收可使電池在較低的工作溫度下工作。V型低倍聚光結(jié)合了聚光和非聚光光催化的優(yōu)點(diǎn)。聚光器成本較低、制造工藝較為簡單；能利用太陽直射光和散

2、射光，光利用效率高；低倍聚光相對非聚光能同時(shí)增加光伏發(fā)電量和光催化效率。
　　首先，搭建了太陽模擬器和小型的SOLWAT系統(tǒng)，分析了其光學(xué)性能，并對比分析了SOLWAT系統(tǒng)在不同條件下的光催化和光伏發(fā)電性能。其次，建立了V型聚光SOLWAT系統(tǒng)（Solar water purification and renewable electricity generation system），對其光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，計(jì)算出其理論聚光比，

3、并通過實(shí)驗(yàn)測得其實(shí)際聚光比，考察了系統(tǒng)總體光譜透過率對于系統(tǒng)電學(xué)性能的影響。最后，建立了非聚光SOLWAT系統(tǒng)，在太陽光下對比分析了SOLWAT系統(tǒng)在V型聚光和非聚光下的光催化性能和光伏發(fā)電性能。
　　研究結(jié)果表明：1.模擬光源中，隨著催化劑濃度的增加光催化反應(yīng)速率逐漸增加，但催化劑濃度增加到一定程度反應(yīng)速率增加的趨勢不明顯，而隨著光強(qiáng)的增加反應(yīng)速率逐漸增加；2.V型聚光器理論聚光比計(jì)算結(jié)果為2.64，實(shí)際聚光比計(jì)算結(jié)果為2.34

4、；3.初始污染物濃度分別為10、15和20mg/L時(shí)，V型聚光SOLWAT系統(tǒng)完全降解的時(shí)間相比非聚光系統(tǒng)分別減少了33.3％、42.9%和54.5%。催化劑濃度分別為0.1、0.15和0.2g/L時(shí)，V型聚光SOLWAT系統(tǒng)完全降解的時(shí)間相比非聚光系統(tǒng)分別減少了47.4%、62.5%和33.3%；4.非聚光和V型聚光條件下光催化降解反應(yīng)均符合一級動力學(xué)，隨著催化劑濃度的增加，非聚光系統(tǒng)的反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)逐漸增加，但增加的程度減小，而聚光