公开一种产生微波能量的微波能量源。所述微波能量源具有接通状态和断开状态。控制电路联接到所述微波能量源并且包括输出以产生控制信号，所述控制信号调整所述微波能量的脉冲频率。电压产生器在所述断开状态期间将非零电压施加到所述微波能量源。所述非零电压的频率和占空比是基于所述控制信号的频率和占空比。波导联接到所述微波能量源。所述波导具有接收供应气体的供应气体入口、产生等离子体的反应区、将原材料注入到所述反应区中的工艺入口，以及基于所述等离子体内的所述供应气体与所述原材料的混合物输出粉末的出口。述原材料的混合物输出粉末的出口。述原材料的混合物输出粉末的出口。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】联接到能量发射器控制电路的反应器系统
[0001]本公开总体上涉及用于产生碳粒子的反应器，并且更明确地说，涉及联接到电路的反应器，所述电路被配置为以限定的脉冲频率或占空比将微波能量传播到反应器中以用于输出碳粒子。
技术介绍
[0002]例如，诸如磁控管或速调管的微波发射装置可被配置为输出呈微波能量形式的电磁(EM)辐射。为谨慎地控制输出微波能量的输出功率电平，集成电路可联接到此类微波发射装置来控制微波能量源以具有各种频率和占空比的离散脉冲输出微波能量。此电路可设计成用于特定范围的脉冲频率、占空比、形状和输出功率电平；然而，在传统微波发射装置和反应器设计中遇到的挑战实际上限制总操作范围。鉴于相对较慢的上升或下降时间可能负面地影响可切换信号的速率，脉冲信号的所观测到的上升和下降时间可以是所观测到的示例限制。此外，电路可递送到磁控管的功率还可能会影响磁控管的输出功率电平。谨慎控制和考虑电路设计的优化以及其与各种反应器设计的集成可提供关于反应器产物输出的益处。
技术实现思路
[0003]本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中无单一者单独地负责本文中公开的所要属性。
[0004]本公开中描述的标的物的一个创新方面可以在反应器系统中实施，所述反应器系统包括被配置为产生微波能量的微波能量源。所述微波能量源具有接通状态和断开状态。控制电路联接到微波能量源并且包括输出以产生控制信号，所述控制信号被配置为至少部分地调整微波能量的脉冲频率。电压产生器被配置为在断开状态期间将非零电压施加到微波能量源，其中非零电压的频率和占空比是基于控制信号的频率和占空比。场增强波导(FEWG)联接到微波能量源并且包括具有沿着FEWG的长度减小的横截面积的场增强区。场增强区包括被配置为接收供应气体的供应气体入口，被配置为响应于通过微波能量激发供应气体而产生等离子体的反应区，被配置为将原材料注入到反应区中的工艺入口，以及被配置为基于在等离子体内供应气体与原材料的部分的混合物而输出含碳粉末的出口。
[0005]在一些实现方式中，反应器系统可包括被配置为收集含碳粉末的收集器。场增强区可被配置为集中微波能量。反应区可被配置为响应于通过集中的微波能量激发供应气体而对等离子体进行自点火。含碳粉末的物理性质或化学性质中的一者或多者可至少部分地基于脉冲频率。在一些方面中，非零电压可具有在大约20纳秒与50纳秒之间的范围内的上升时间，并且非零电压可具有在大约20纳秒与约50纳秒之间的范围内的下降时间。
[0006]在一些实现方式中，微波能量的脉冲频率还可以至少部分地基于非零电压。控制电路还可包括被配置为调整供应气体的解离的灯丝。微波能量的功率电平可至少部分地基于非零电压。微波能量源包括磁控管、速调管或行进波管放大器(TWTA)中的任一者或多者。
控制电路可包括脉冲开关，脉冲开关包括串联联接在电压供应与接地电位之间的第一双极有源开关和第二双极有源开关。在一些方面中，供应气体可包括烃类。含碳粉末可包括含碳粒子、胶态分散液或多种固体粒子中的任一者或多者。
[0007]在一些实现方式中，反应器系统可包括被配置为将气相材料和固相材料与含碳粉末分离的气体/固体分离器。FEWG可被配置为产生微波能量源的一个或多个条件测量。含碳粉末可包含多个石墨烯片。FEWG可被配置为以大体上正交角度将多个石墨烯片彼此融合。FEWG被配置为通过使供应气体选择性地流动到反应区中来调整FEWG内产生的等离子体的长度。反应区可被配置为容纳在大约1atm的压力下的混合物。在一些方面中，反应器系统可包括被配置为控制FEWG内的温度的温度控制单元。
[0008]本公开中描述的标的物的另一个创新方面可实施为一种方法，所述方法可包括：从微波能量源产生微波能量；产生控制信号，所述控制信号被配置为调整微波能量的脉冲频率来控制微波能量源；在微波能量源的断开状态期间将非零电压施加到微波能量源，所述非零电压被配置为调整控制信号的频率和占空比；响应于通过微波能量激发供应气体而产生等离子体；将原材料注入到等离子体中；基于等离子体内供应气体与原材料的部分的组合形成混合物；以及基于通过微波能量激发所述混合物而输出含碳粉末。在一些方面中，所述方法可包括以脉冲施加非零电压，脉冲式非零电压具有在大约20纳秒与50纳秒之间的上升时间。
[0009]本公开中描述的标的物的另一个创新方面可被实现为一种方法，所述方法可包括：控制烃类物质和原材料中的任一者或多者的温度和压力；通过微波能量源产生微波能量，所述微波能量源包括输出以产生控制信号；通过所传播微波能量激发烃类物质来对等离子体进行点火；基于所传播微波能量将等离子体内的烃类物质裂解成多种较小含碳物质；以及基于所述多种较小含碳物质与原材料的混合物产生含碳粉末。在一些方面中，所述方法可包括对所述较小含碳物质中的任一者或多者进行一个或多个后处理操作。
[0010]本公开中所描述的标的物的一个或多个实现方式的细节在附图和以下描述中阐明。其他特征、方面和优势将从说明书、图式和权利要求书中变得显而易见。应注意，以下图式的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
[0011]图1A描绘根据一些实现方式的其中可在递送功率范围和/或切换频率范围内切换控制电路(诸如灯丝)功率的各种域。
[0012]图1B示出根据一些实现方式的示例电路(诸如微波发射器控制电路)的简化示意图。
[0013]图2示出根据一些实现方式的操作电压与磁控管产生的磁场的对照比较的简化图。
[0014]图3示出根据一些实现方式的图1B中所示的示例微波发射器控制电路的测试结果的简化图。
[0015]图4示出根据一些实现方式的现有技术微波发射器控制电路的测试结果的简化图。
[0016]图5示出根据一些实现方式的图1B中所示的示例电路的图式。
[0017]图6示出根据一些实现方式的适于与图1B和图5中所示的示例电路一起合并和/或使用的上升时间调整网络电路的图式。
[0018]图7A是根据一些实现方式的通过电路产生脉冲式微波辐射的方法的流程图。
[0019]图7B是根据一些实现方式的交替地连接脉冲式电压输出的方法的流程图。
[0020]图8A示出根据一些实现方式的常规微波化学处理系统的竖直横截面。
[0021]图8B和图8C示出根据一些实现方式的波导(诸如场增强波导FEWG)的示例几何形状和尺寸。
[0022]图9示出根据一些实现方式的反应器(诸如联接到微波能量源的反应器)的竖直横截面。
[0023]图10示出根据其他实现方式的微波气体处理系统的简化竖直横截面。
[0024]图11A、图11B、图11C和图11D示出根据一些实现方式的具有多个场增强波导和多个微波能量源的微波化学处理系统的框图。
[0025]图12A和图12B示出根据一些实现方式的其中多个场增强波导联接到一个微波能量产生器的微波化学处理系统的简化图式。
[0026]图13示出根据一些实现方式的具有前驱气体输入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，所述系统包括：微波能量源，所述微波能量源被配置为产生微波能量，所述微波能量源具有包括接通状态和断开状态的操作功率电平；控制电路，所述控制电路联接到所述微波能量源并且包括输出以产生控制信号，所述控制信号被配置为将所述微波能量的所述操作功率电平维持在所述接通状态的所限定的接近范围内；电压产生器，所述电压产生器被配置为在所述断开状态期间将非零电压施加到所述微波能量源，其中所述非零电压的频率和占空比是基于所述控制信号的频率和占空比；以及波导，所述波导被配置为充当反应器并且联接到所述微波能量源，所述波导包括：反应区，所述反应区被配置为响应于所述微波能量而产生等离子体；入口，所述入口被配置为将原材料注入到所述反应区中；以及出口，所述出口被配置为基于所述原材料输出粉末。2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括被配置为收集所述粉末的收集器。3.如权利要求1所述的系统，其中所述波导被配置为集中所述微波能量。4.如权利要求3所述的系统，其中所述反应区被配置为响应于通过所述集中的微波能量至少激发所述原材料而对所述等离子体进行自点火。5.如权利要求4所述的系统，其中所述粉末的物理性质或化学性质中的一者或多者是至少部分基于所述集中的微波能量。6.如权利要求1所述的系统，其中所述非零电压具有在大约20纳秒与50纳秒之间的范围内的上升时间。7.如权利要求1所述的系统，其中所述非零电压具有在大约20纳秒与约50纳秒之间的范围内的下降时间。8.如权利要求1所述的系统，其中所述微波能量的脉冲频率还至少部分基于所述非零电压。9.如权利要求1所述的系统，其中所述控制电路还包括被配置为调整所述等离子体的解离的灯丝。10.如权利要求1所述的系统，其中所述微波能量的功率电平是至少部分基于所述非零电压。11.如权利要求1所述的系统，其中所述微波能量源包括磁控管、速调管或行进波管放大器(TWTA)中的任一者或多者。1...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：利腾股份有限公司，
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。