v型聚光光伏—光催化水处理系统的实验研究

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1、暴．编物‘＂ＴＩＵ＼１１ＩＪ＾ＥＦ＾Ｔ＾＾一＾中国第所现代学、ｇ末■ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ３８９５承ｔ編Ｈｉｙ下＾！全曰制工程硕±学位论文化学＇＾工程领域：ｌ＾ｊ雜伟王－Ｍｍｍ指导教师：平厕？■１企业副巾：聲…靖Ｊ；ｉＨＩ；嘗．ｉｉｙｐ天津大学研究生院哪？＂■ｌ２０巧年５月＾１－ＢｂＨｂＢＢ．－％析ｗｉ）－姐：——１＾１＾——１V型聚光光伏-光催化水处理系统的实验研究ExperimentalStudyonV-troughPhotovoltaic-Phtocatal

2、yticWaterPurificationSystem学科专业：化学工程研究生：秦连伟指导教师：王一平教授企业导师：金浩高工天津大学化工学院二零一五年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢么处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同王作的同志对本研究所做的任何责献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名＾口签字日期：户止年ｒ月ｙ日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

3、天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）＇学位论文作者签名：导师签名：疋ｙ■签字日期：年女月日签字日期年ｒ月日＾中文摘要为了有效利用太阳能和提高光催化效率，于是将低倍聚光光伏和光催化相结合，设计了V型聚光光伏-光催化水处理系统，即在低倍聚光条件下同时进行光催化污水处理和光伏发电的集成自供给系统。其中太阳光谱中紫外光谱用于光催化降解废水，可

4、见光谱和近红外光谱透过污水到达电池表面进行发电供给系统内废水循环，而远红外光谱均被污水吸收可使电池在较低的工作温度下工作。V型低倍聚光结合了聚光和非聚光光催化的优点。聚光器成本较低、制造工艺较为简单；能利用太阳直射光和散射光，光利用效率高；低倍聚光相对非聚光能同时增加光伏发电量和光催化效率。首先，搭建了太阳模拟器和小型的SOLWAT系统，分析了其光学性能，并对比分析了SOLWAT系统在不同条件下的光催化和光伏发电性能。其次，建立了V型聚光SOLWAT系统（Solarwaterpurificationandrenewableelectricitygenerationsystem）

5、，对其光学结构进行了理论分析，计算出其理论聚光比，并通过实验测得其实际聚光比，考察了系统总体光谱透过率对于系统电学性能的影响。最后，建立了非聚光SOLWAT系统，在太阳光下对比分析了SOLWAT系统在V型聚光和非聚光下的光催化性能和光伏发电性能。研究结果表明：1.模拟光源中，随着催化剂浓度的增加光催化反应速率逐渐增加，但催化剂浓度增加到一定程度反应速率增加的趋势不明显，而随着光强的增加反应速率逐渐增加；2.V型聚光器理论聚光比计算结果为2.64，实际聚光比计算结果为2.34；3.初始污染物浓度分别为10、15和20mg/L时，V型聚光SOLWAT系统完全降解的时间相比非聚光系统

6、分别减少了33.3%、42.9%和54.5%。催化剂浓度分别为0.1、0.15和0.2g/L时，V型聚光SOLWAT系统完全降解的时间相比非聚光系统分别减少了47.4%、62.5%和33.3%；4.非聚光和V型聚光条件下光催化降解反应均符合一级动力学，随着催化剂浓度的增加，非聚光系统的反应动力学常数逐渐增加，但增加的程度减小，而聚光的反应动力学常数是先增加后减小；5.V型聚光系统的最大输出功率和短路电流都大于参比电池组件系统，大约是非聚光的2倍，较高的输出电量不仅能满足系统的自运转，过量的电还能储存起来。关键词：V型聚光；光伏-光催化混合系统；自供给；水净化；酸性红ABSTRA

7、CTInordertoimprovetheutilizationofsolarenergyandimprovethephotocatalyticefficiency,lowconcentratingphotovoltaicandphotocatalyticiscombinedtodesignaV-troughphotovoltaicandphotocatalyticwatertreatmentsystem,whichisaintegratedself-sufficentsystemwithp