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實驗室光源是如何滿足大面照射需求的?

發布時間:2022-05-27      點擊次數:136
  選擇光源時需要綜合考慮光照強度、光源穩定性和光斑均勻性等因素,氙燈光源是與太陽光譜較接近的光源設備,但在光化學實驗中,實驗室光源并不能滿足大面積照射的實驗需求,隨著“氫農場”概念的逐漸深入和當前光催化分解水產氫光催化劑效率的提升,光催化分解水產氫設備也開始從實驗室逐步走向小試規?;a的階段。
  實驗室階段時,光催化分解水產氫的反應器受光面積只有40 cm2大小,氙燈光源的光斑大小可以滿足,但到了小試規模階段時,光催化分解水產氫的反應器大小不僅僅只有40 cm2大了,規?;a時需要平米級的反應器,而此時,氙燈光源的光斑大小就無法滿足生產需求了。
  首先,氙燈光源直接輸出光斑是不均勻的,光斑特性為中心區域較強,從圓心向外擴散光強逐漸衰減,如圖1所示。
  其次,氙燈光源是熱光源,在工作時會產生較高的熱量,不但直接影響氙燈燈泡的使用壽命還會對照射的材料造成熱影響。為解決熱量的問題,氙燈光源通常需要多個散熱部件及濾光結構,所以大面照射的氙燈光源體積通常較大,當有大面積照射需求時,如把多臺氙燈光源共同使用,對實驗場地空間及供電功率有較大要求。
  基于光斑特性和設備體積因素的制約,氙燈光源無法應用于大面積照射的實驗場景。為解決大面積照射光源的問題,泊菲萊科技采用LED作為發光載體,針對不同實驗場景研發出兩種不同的大面積照射光源:PLS-DPCR-1.0平米級光催化反應示范裝置和PLS PGL-O1000 LED大面積輻照光源。
  當實驗室光源無法應用于大面積照射的實驗場景,之所以選擇使用LED作為發光載體,首先是因為LED光源是冷光源,輸出光的熱量很少,其散熱組件的體積也很小。其次,LED光源在結構上發光體為單個燈珠,可根據使用場景集成為面陣發光體、柔性燈帶、剛性燈條等不同的結構。同時,LED光源的發光波長除了能輸出窄帶波長外,還可通過多燈珠擬合實現模擬太陽光光譜等特殊要求。
  在“雙碳”背景下,氫能源作為無碳可再生的清潔能源得到重視,光催化分解水產氫是制備氫氣的重要方法之一。
  PLS-DPCR-1.0平米級光催化反應示范裝置主要針對大面積5~10 cm近距離照射實驗條件下使用,輻照面積1×1 m2,在工作距離內輸出光輻照度300 mW/cm2,模擬太陽光譜,均勻性90%,搭配1×1 m2平板反應器用于光催化分解水產氫實驗,平板反應器具有氣體收集結構并用質量流量計來計量產氣速率。
  光催化降解包含光催化降解有機污染物、光催化降解VOCs、光催化處理污水和光催化殺菌等研究方向,在現今國內外疫情常態化防護的情形下,利用光催化方式殺菌的方法被得到重視。光催化劑受光照后產生活性基團,活性基團可以殺滅細菌或病毒,從而達到大面積殺菌消毒的目的。
  PLS PGL-O1000 LED大面積輻照光源主要應用于大面積空間照射,可應用于大面積光催化殺菌研究領域,可用于如實驗臺、化驗分析臺面、走廊、醫院病房等需要大面積光照消毒殺菌的應用場景。標準工作狀態下,光源角度可調節,滿足水平、傾斜、垂直等不同角度的光照需求,平均輻照度≥9 mW/cm?,均勻性≥80%,底部自帶滑輪,可自由移動,便于收納,LED光源可更換不同波長的燈珠,實驗室光源滿足不同光照波長應用場景。
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