選擇光源時(shí)需要綜合考慮光照強(qiáng)度、光源穩(wěn)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(shè)備,但在光化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,
實(shí)驗(yàn)室光源并不能滿足大面積照射的實(shí)驗(yàn)需求,隨著“氫農(nóng)場”概念的逐漸深入和當(dāng)前光催化分解水產(chǎn)氫光催化劑效率的提升,光催化分解水產(chǎn)氫設(shè)備也開始從實(shí)驗(yàn)室逐步走向小試規(guī)?;a(chǎn)的階段。
實(shí)驗(yàn)室階段時(shí),光催化分解水產(chǎn)氫的反應(yīng)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(guī)模階段時(shí),光催化分解水產(chǎn)氫的反應(yīng)器大小不僅僅只有40 cm2大了,規(guī)?;a(chǎn)時(shí)需要平米級(jí)的反應(yīng)器,而此時(shí),氙燈光源的光斑大小就無法滿足生產(chǎn)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(qū)域較強(qiáng),從圓心向外擴(kuò)散光強(qiáng)逐漸衰減,如圖1所示。
其次,氙燈光源是熱光源,在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的熱量,不但直接影響氙燈燈泡的使用壽命還會(huì)對(duì)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(gè)散熱部件及濾光結(jié)構(gòu),所以大面照射的氙燈光源體積通常較大,當(dāng)有大面積照射需求時(shí),如把多臺(tái)氙燈光源共同使用,對(duì)實(shí)驗(yàn)場地空間及供電功率有較大要求。
基于光斑特性和設(shè)備體積因素的制約,氙燈光源無法應(yīng)用于大面積照射的實(shí)驗(yàn)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(fā)光載體,針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)場景研發(fā)出兩種不同的大面積照射光源:PLS-DPCR-1.0平米級(jí)光催化反應(yīng)示范裝置和PLS PGL-O1000 LED大面積輻照光源。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)室光源無法應(yīng)用于大面積照射的實(shí)驗(yàn)場景,之所以選擇使用LED作為發(fā)光載體,首先是因?yàn)長ED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(jié)構(gòu)上發(fā)光體為單個(gè)燈珠,可根據(jù)使用場景集成為面陣發(fā)光體、柔性燈帶、剛性燈條等不同的結(jié)構(gòu)。同時(shí),LED光源的發(fā)光波長除了能輸出窄帶波長外,還可通過多燈珠擬合實(shí)現(xiàn)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(chǎn)氫是制備氫氣的重要方法之一。
PLS-DPCR-1.0平米級(jí)光催化反應(yīng)示范裝置主要針對(duì)大面積5~10 cm近距離照射實(shí)驗(yàn)條件下使用,輻照面積1×1 m2,在工作距離內(nèi)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(yīng)器用于光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn),平板反應(yīng)器具有氣體收集結(jié)構(gòu)并用質(zhì)量流量計(jì)來計(jì)量產(chǎn)氣速率。
光催化降解包含光催化降解有機(jī)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(xiàn)今國內(nèi)外疫情常態(tài)化防護(hù)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(chǎn)生活性基團(tuán),活性基團(tuán)可以殺滅細(xì)菌或病毒,從而達(dá)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(yīng)用于大面積空間照射,可應(yīng)用于大面積光催化殺菌研究領(lǐng)域,可用于如實(shí)驗(yàn)臺(tái)、化驗(yàn)分析臺(tái)面、走廊、醫(yī)院病房等需要大面積光照消毒殺菌的應(yīng)用場景。標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下,光源角度可調(diào)節(jié),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(dòng),便于收納,LED光源可更換不同波長的燈珠,實(shí)驗(yàn)室光源滿足不同光照波長應(yīng)用場景。