直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，包括：微波发生器、矩形波导管、液相放电电极、反应器、进料管、排气管、收气管、原料罐、复合真空计和金属套管，所述反应器为石英材料或者陶瓷材料；所述反应器的上部连接所述复合真空计、所述进料管和所述排气管，所述进料管和所述排气管的另一端连接于所述原料罐，所述反应器的下部垂直穿过所述矩形波导管并嵌套于所述金属套管，所述金属套管焊接在所述矩形波导管下部，所述液相放电电极置于所述金属套管内，所述矩形波导管一端连接于所述微波发生器，所述原料罐顶部与所述收气管连接。本实用新型专利技术提高了液相微波等离子体醇类制氢的工作效率。

【技术实现步骤摘要】


本技术实施例涉及等离子体
，尤其涉及一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置。

技术介绍

随着人们环保意识的提高，取代传统化石燃料的使用继而开发新能源的需求日益急迫。氢能是一种可再生的清洁能源，燃烧时可释放出相当大的能量(120kJ/g)且不产生CO2，此外还可以通过燃料电池将其转化为电能。氢能作为一种潜在的可以取代传统化石燃料的新能源已经逐渐被人们所利用。因此，如何研发新的氢能源的生产方法变得至关重要。
非热放电制氢是一种新兴的制氢方法，目前国内外学者尝试用不同种类的放电方式进行制氢研究，如滑动弧放电，介质阻挡放电，电晕放电等。但从目前来看，以上几种等离子体制氢方法都是在气相中放电形成的。气相放电存在一定的局限性，首先，需要向反应器中通入载气，或者将低分子醇类加热汽化，增加了额外能量消耗；其次，受气体流速及反应器结构的影响，气相放电产气量偏小、能耗偏高；第三，气相放电中等离子体密度相对较低，为提高制氢效率而添加的水蒸气量过高会造成等离子体的猝灭。

技术实现思路

本技术实施例提供一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，以克服现有技术中微波液相、气相等离子体醇类制氢装置效率低的问题。
本技术提供一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，包括：
微波发生器、矩形波导管、液相放电电极、反应器、进料管、排气管、收气管、原料罐、复合真空计和金属套管，所述反应器为石英材料或者陶瓷材料；
所述反应器的上部连接所述复合真空计、所述进料管和所述排气管，所述进料管和所述排气管的另一端连接于所述原料罐，所述反应器的下部垂直穿过所述矩形波导管并嵌套于所述金属套管，所述金属套管焊接在所述矩形波导管下部，所述液相放电电极置于所述金属套管内，所述矩形波导管一端连接于所述微波发生器，所述原料罐顶部与所述收气管连接，所述液相放电电极全部浸在液体中，所述反应器石英管在所述矩形波导管区域内充满放电液体。
进一步地，所述反应器为贯穿所述矩形波导管的圆柱突变型。
进一步地，所述排气管还用于将过量的醇溶液流回所述原料罐中。
进一步地，所述液相放电电极置于所述金属套管的中轴线位置，且上下可调。
进一步地，还包括：
封闭阀门、干式真空泵、空气排空阀门以及气体收集阀门；
所述收气管依次连接所述封闭阀门和所述干式真空泵，所述干式真空泵分别与所述空气排空阀门、所述气体收集阀门连接。
进一步地，还包括：
排料管、废料排空阀门、排料泵以及废料存储罐；
所述排料管一端连接于所述金属套管，另一端依次连接于所述废料排空阀门、所述排料泵和废料存储罐。
进一步地，所述进料管上设置有进料泵，用于不断地将醇类溶液注入到所述反应器内。
本技术微波经矩形波导管穿过反应器，直接耦合在装有乙醇水溶液的反应器内，该耦合方式极大减少了微波转换损耗和反射损耗，实现了微波的大功率输出，提高了液相微波等离子体醇类制氢装置的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本技术直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置结构示意图。
附图标记说明：
101-微波发生器、102-矩形波导管、103-液相放电电极、104-反应器、105-进料管、106-排气管、107-收气管、108-原料罐、109-复合真空计、110-金属套管，111-进料泵、112-进料阀门、113-封闭阀门、114-干式真空泵、115-空气排空阀门、116-气体收集阀门、117-排料管、118-废料排空阀门、119-排料泵、120-废料存储罐。
具体实施方式
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
图1为本技术直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：
微波发生器101、矩形波导管102、液相放电电极103、反应器104、进料管105、排气管106、收气管107、原料罐108、复合真空计109和金属套管110，所述反应器为石英材料或者陶瓷材料；
所述反应器104的上部连接所述复合真空计109、所述进料管105和所述排气管106，所述进料管105和所述排气管106的另一端连接于所述原料罐108，所述反应器104的下部垂直穿过所述矩形波导管102并嵌套于所述金属套管110，所述金属套管110焊接在所述矩形波导管102下部，所述液相放电电极103置于所述金属套管110内，所述矩形波导管102一端连接于所述微波发生器101，所述原料罐108顶部与所述收气管107连接。进一步地，所述进料管上设置有进料泵111和进料阀门112，所述液相放电电极全部浸在液体中，所述反应器石英管在所述矩形波导管区域内充满放电液体。
进一步地，所述排气管还用于将过量的醇溶液流回所述原料罐中。
进一步地，所述液相放电电极置于所述金属套管的中轴线位置，且上下可调。
进一步地，还包括：
封闭阀门113、干式真空泵114、空气排空阀门115、气体收集阀门116气体收集罐121；
所述收气管依次连接所述封闭阀门和所述干式真空泵，所述干式真空泵分别与所述空气排空阀门、所述气体收集阀门连接。
进一步地，还包括：
排料管117、废料排空阀门118、排料泵119以及废料存储罐120；
所述排料管一端连接于所述金属套管，另一端依次连接于所述废料排空阀门、所述排料泵和废料存储罐。
本装置的有益效果：
1.醇类液体通过进液泵在反应器与储料罐之间循环流动并不断的反应，生成以氢气为主的可燃气体，保证了反应装置长时间稳定进料。
2.微波能量通过矩形波导管直接耦合到反应器中，极大减少了微波反射损耗及传输转换损耗，提高能量利用效率。
3.通过可伸缩点火器的上下移动，将液相放电电极的尖端插入电场中可以简单方便的实现液相微波等离子体的激发；圆柱突变型石英反应器设计，既保证了微波等离子体始终在液体中产生，同时液体又起到冷却电极的作用，极大减缓了电极的烧灼。
本装置的使用方法为：
步骤101、将配制的醇类溶液通过进料泵连续注入到反应器中；
步骤102、经过所述干式真空泵将所述原料罐及所述反应器中的空气排空；
步骤103、启动微波发生器，产生的微波经矩形波导管穿透所述反应器直接耦合到所述醇类溶液中并在所述醇溶液中的电极尖端激发等离子体；
步骤104、所述等离子体中的高能粒子对所述醇类溶液分子进行碰撞分解，产生氢气；
步骤105、经过所述原料罐收集所述氢气至气体收集罐。
具体来说，进料前，将进料阀门、废料排空阀门和封闭阀门都关闭，原料罐内将无水乙醇与纯水混合后，配置为体积分数是10％的乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，其特征在于，包括：微波发生器、矩形波导管、液相放电电极、反应器、进料管、排气管、收气管、原料罐、复合真空计和金属套管，所述反应器为石英材料或者陶瓷材料；所述反应器的上部连接所述复合真空计、所述进料管和所述排气管，所述进料管和所述排气管的另一端连接于所述原料罐，所述反应器的下部垂直穿过所述矩形波导管并嵌套于所述金属套管，所述金属套管焊接在所述矩形波导管下部，所述液相放电电极置于所述金属套管内，所述液相放电电极全部浸在液体中，所述矩形波导管一端连接于所述微波发生器，所述原料罐顶部与所述收气管连接，所述反应器石英管在所述矩形波导管区域内充满放电液体。

【技术特征摘要】
1.一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，其特征在于，包括：
微波发生器、矩形波导管、液相放电电极、反应器、进料管、排气管、收气管、原料罐、复合真空计和金属套管，所述反应器为石英材料或者陶瓷材料；
所述反应器的上部连接所述复合真空计、所述进料管和所述排气管，所述进料管和所述排气管的另一端连接于所述原料罐，所述反应器的下部垂直穿过所述矩形波导管并嵌套于所述金属套管，所述金属套管焊接在所述矩形波导管下部，所述液相放电电极置于所述金属套管内，所述液相放电电极全部浸在液体中，所述矩形波导管一端连接于所述微波发生器，所述原料罐顶部与所述收气管连接，所述反应器石英管在所述矩形波导管区域内充满放电液体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器为贯穿所述矩形波导管的圆柱突变型。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冰，赵晓彤，朱小梅，严志宇，刘慧，刘永军，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21