本发明专利技术属于电气设备技术领域，具体涉及一种适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管及焦耳加热设备，该该针状电极放电管包括上电极、上管体、下管体和下电极，上、下电极（各自位于所在管体中部分形成有针状电极；焦耳加热设备包括推车式机架，推车式机架内部下层安装有并联电容组；中层安装有真空泵、直流接触器、可调功率电感、功率电阻、续流二极管、可控硅整流电源和低压开关电源；直流接触器的电极一端通过导线与并联电容组的正极相连接，另一端通过导线与可调功率电感连接；上层安装有真空实验舱，真空实验舱内部安装有放电夹具。本发明专利技术提供的焦耳加热设备为超高电压放电加热设备，具有放电能量、放电电压、放电时间可控的特点。放电时间可控的特点。放电时间可控的特点。
【技术实现步骤摘要】
适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管及焦耳加热设备
[0001]本专利技术属于电气设备
，具体涉及一种适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管及焦耳加热设备。
技术介绍
[0002]赖斯大学开发的一种新工艺可以从电子废物中提取有价值的金属。这个过程称为闪光焦耳加热，其能耗比当前方法低500倍。闪光焦耳加热最初是利用废物食品等来源从碳中产生的石墨烯。然而，赖斯的研究人员调整了从电子废物中回收矿物质的方法，如钠、铂、金和银。该方法的工作原理是将电子废物加热到3，400开尔文（5，660华氏度）的温度。这种高温蒸发金属。然后，气体通过真空从闪存室输送到冷陷阱中。一旦进入冷陷阱，金属气体就会凝结回固体金属中。然后，可以进一步净化陷阱中的回收金属混合物，以产生单个金属。
[0003]除了从电子废物中取回金属外，研究人员还发现，闪光焦耳反应将烧焦的遗骸中的铅浓度降低到百万分之0.05以下。这是一个足够安全的水平，可以将废物处理在农业土壤中。其他有毒金属（如砷和汞）的含量也可以通过使用额外的闪光来降低。由于每个闪光灯持续不到一秒，这可以快速进行。这个过程可以把有毒废物的主要来源变成有用的资源，在这里最大的废物来源变成了宝藏，这将减少从偏远和危险的地方的矿石中开采、剥去地球表面和利用大量水资源的必要性。
[0004]针对利用闪光焦耳加热工艺实现各种碳源生产石墨烯的场合，现有技术中缺少能够满足批量生产石墨烯的放电管，缺少能够保障放电管连续放电工作效率的焦耳加热设备，传统焦耳加热设备难以在瞬间达到3000K以上的温度，且放电能量、放电电压、放电时间不可控，放电温度难以监测。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于克服至少一个现有技术中存在的上述问题，提供一种适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管及焦耳加热设备。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：本专利技术提供一种适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管，该针状电极放电管包括上电极、上管体、下管体和下电极，所述上管体和下管体均为开口管体，且上管体的外径与下管体的内径相互配合，所述上管体位于远离开口的端部安装有上电极，所述下管体位于远离开口的端部安装有下电极，所述上电极、下电极各自位于所在管体中部分形成有若干呈周向均匀分布的针状电极，所述上电极、下电极中的针状电极位置相互错开。
[0007]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管中，所述上管体和下管体均为陶瓷管。
[0008]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管中，所述针状电极为铂电极。
[0009]本专利技术还提供一种适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备，其特征在于：该焦耳加热设备包括推车式机架，所述推车式机架内部下层安装有并联电容组；所述推车式机架内部中层安装有真空泵、直流接触器、可调功率电感、功率电阻、续流二极管、可控硅整流电源和低压开关电源；所述直流接触器的电极一端通过导线与并联电容组的正极相连接，另一端通过导线与可调功率电感连接；所述可调功率电感为电感量根据放电时间要求可调的功率电感，两端并联有功率电阻、续流二极管保护电路；所述推车式机架内部上层安装有真空实验舱，所述真空实验舱内部通过放电夹具安装有针状电极放电管。
[0010]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述并联电容组的每一电极上并联安装有泄放电阻，所述并联电容组的负极由导线连接至真空实验舱的负极接口，所述可调功率电感的输出端由导线连接至真空实验舱的正极接口。
[0011]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述真空泵由真空管路连接至真空实验舱的上盖，所述真空泵为真空实验舱内部提供真空环境，所述真空实验舱的上盖安装有真空压力表和进气阀。
[0012]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述可控硅整流电源为并联电容组提供充电电流，所述低压开关电源为整个设备提供控制电源；所述推车式机架背部上方安装有断路器、电压表、电流表和指示灯，所述推车式机架背部下方安装有快速放电开关、双路遥控开关和电位器；所述断路器为整个设备提供供电通断；所述电压表并联于并联电容组两极，用于测量并联电容组电压；所述电流表串联于可控硅整流电源输出端，用于测量可控硅整流电源对并联电容组的充电电流；所述指示灯为小型白炽灯，并联于并联电容组两极，辅助指示并联电容组能量存储情况。
[0013]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述快速放电开关串联有功率电阻，所述快速放电开关连接于并联电容组两极，用于快速释放并联电容组中剩余的电能；所述双路遥控开关其中一路连接于可控硅整流电源的供电接口，用于控制可控硅整流电源的启停，另一路连接于直流接触器的控制端，用于控制直流接触器的通断；所述电位器连接于可控硅整流电源的控制接口，用于控制可控硅整流电源的输出电流大小。
[0014]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述放电夹具由底板、滑块、螺钉支架、铜螺钉和弹簧组成，所述底板上安装有滑块，所述滑块能够在底板上左右自由滑动并能够在任意位置锁止，所述滑块上固定有螺钉支架，所述螺钉支架上安装有铜螺钉，所述铜螺钉上安装有弹簧，所述铜螺钉为左右对称结构，中间承载着针状电极放电管。
[0015]进一步地，上述适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备中，所述焦耳加热设备设有用于保障连续放电工作效率的电容储能电感功率控制系统，所述电容储能电感功率控制系统包括可控硅整流电源、可控硅控制器、防反流二极管a、光耦合开关a、可调功率电感、逆
变电源控制器、针状电极放电管、光耦合开关b、防反流二极管b和电容组；所述可控硅整流电源接有交流市电，由可控硅控制器控制整流输出给电容组供电；所述电容组通过串联的可调功率电感对针状电极放电管进行放电，所述可调功率电感能够调整感抗大小以控制放电时间，所述电容组通过容量调整、充电电压的高低调整来实现控制功率；所述逆变电源控制器能够将功率电感工作后存储的能量回馈可控硅整流电源用于下次电容储能。
[0016]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的针状电极放电管结构设计合理，其放电管主要由上下两个陶瓷管体组成，上管体外壁可以嵌入下管体内壁形成工作放电空间，上下脱开式结构有利于快速装料出料，放电管中的电极为针状铂电极，配合电容器组可实现高压放电在毫秒时间内就可以达到3000K以上的温度。
[0017]2、本专利技术提供的焦耳加热设备为超高电压放电加热设备，具有放电能量、放电电压、放电时间可控的特点，并可测量放电时间和放电温度，全过程自动化控制或人工遥控控制，电气性能安全，相对传统焦耳加热设备，设备安全性和可控性更好，为批量化、稳定可控制备石墨烯提供了保证。
[0018]3、本专利技术焦耳加热设备的放电夹具设计合理，使用前先断开所有电源，检查电压表和指示灯，保证电容处于未储能状态。在针状电极放电管中装入目标反应物（碳源），将针状电极放电管置于放电夹具中间，调整滑块间距，用铜螺钉头顶住两端，弹簧处于适当本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管，其特征在于：该针状电极放电管（30）包括上电极（301）、上管体（302）、下管体（303）和下电极（304），所述上管体（302）和下管体（303）均为开口管体，且上管体（302）的外径与下管体（303）的内径相互配合，所述上管体（302）位于远离开口的端部安装有上电极（301），所述下管体（303）位于远离开口的端部安装有下电极（304），所述上电极（301）、下电极（304）各自位于所在管体中部分形成有若干呈周向均匀分布的针状电极（305），所述上电极（301）、下电极（304）中的针状电极（305）位置相互错开。2.根据权利要求1所述的适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管，其特征在于：所述上管体（302）和下管体（303）均为陶瓷管。3.根据权利要求1所述的适用闪光焦耳加热工艺的针状电极放电管，其特征在于：所述针状电极（305）为铂电极。4.适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备，其特征在于：该焦耳加热设备包括推车式机架（01），所述推车式机架（01）内部下层安装有并联电容组（02）；所述推车式机架（01）内部中层安装有真空泵（03）、直流接触器（04）、可调功率电感（05）、功率电阻（06）、续流二极管（07）、可控硅整流电源（08）和低压开关电源（09）；所述直流接触器（04）的电极一端通过导线与并联电容组（02）的正极相连接，另一端通过导线与可调功率电感（05）连接；所述可调功率电感（05）为电感量根据放电时间要求可调的功率电感，两端并联有功率电阻（06）、续流二极管（07）保护电路；所述推车式机架（01）内部上层安装有真空实验舱（10），所述真空实验舱（10）内部通过放电夹具（11）安装有如权利要求1
‑
3任一项所述的针状电极放电管（30）。5.根据权利要求4所述的适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备，其特征在于：所述并联电容组（02）的每一电极上并联安装有泄放电阻（12），所述并联电容组（02）的负极由导线连接至真空实验舱（10）的负极接口（13），所述可调功率电感（05）的输出端由导线连接至真空实验舱（10）的正极接口（17）。6.根据权利要求4所述的适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备，其特征在于：所述真空泵（03）由真空管路（14）连接至真空实验舱（10）的上盖，所述真空泵（03）为真空实验舱（10）内部提供真空环境，所述真空实验舱（10）的上盖安装有真空压力表（15）和进气阀（16）。7.根据权利要求4所述的适用闪光焦耳加热工艺的焦耳加热设备，其特征在于：所述可控硅整流电源（08）为并联电容组（02）提供...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙友谊，花超，吴勇平，
申请(专利权)人：常州烯聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。