涂覆刀片电极的方法、刀片电极、滑动弧等离子体反应器和等离子体转化甲烷的方法技术

本发明专利技术涉及等离子体领域，公开了涂覆刀片电极的方法、刀片电极、滑动弧等离子体反应器和等离子体转化甲烷的方法，该方法包括：采用原子层沉积法应用涂覆材料对滑动弧等离子体反应器中的刀片电极进行涂覆以在所述刀片电极的表面获得含有层叠设置的至少两个单层原子层沉积金属氧化物薄膜的镀层，所述镀层为半导体材料，其中，所述镀层的层数为至少两层，且形成任意相邻两个所述镀层的涂覆材料不同。本发明专利技术提供的方案通过对刀片电极的表面涂覆电介质层将刀片电极进行改性，能够使得甲烷直接高效转化为乙烯，并且能够降低能耗，有效抑制积碳，无CO2产生，乙烯收率高，没有燃爆风险，更加安全环保。加安全环保。加安全环保。

【技术实现步骤摘要】
涂覆刀片电极的方法、刀片电极、滑动弧等离子体反应器和等离子体转化甲烷的方法


[0001]本专利技术涉及等离子体领域，具体涉及涂覆刀片电极的方法、刀片电极、滑动弧等离子体反应器和等离子体转化甲烷的方法。

技术介绍

[0002]等离子体甲烷转化技术在国内从上世纪80年代开始研究，从2000年开始逐渐形成专利技术。
[0003]CN1360008A公开了一种采用等离子体转化甲烷和二氧化碳制备汽油的方法，该方法中加入了CO2作为另一种反应物且主要产物为汽油。CN1552680A公开了热等离子体裂解含甲烷气体制乙炔方法，主要采用甲烷作原料，以乙炔为主要副产物。CN100999432A公开了离子液体催化等离子体甲烷转化制C2烃的方法。CN101734620A公开了一种富甲烷气等离子体制氢气的方法。
[0004]西南化工研究设计院公布了一系列等离子体裂解甲烷的专利技术，主要针对等离子体转化甲烷制备炭黑或乙炔与氢气工艺进行开发，更加侧重的是工艺的设计与优化。
[0005]清华大学、太原理工大学以及新疆天业集团联合开发了等离子体裂解煤制乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂覆刀片电极的方法，其特征在于，该方法包括：采用原子层沉积法应用涂覆材料对滑动弧等离子体反应器中的刀片电极进行涂覆以在所述刀片电极的表面获得含有层叠设置的至少两个单层原子层沉积金属氧化物薄膜的镀层，所述镀层为半导体材料，其中，所述镀层的层数为至少两层，且形成任意相邻两个所述镀层的涂覆材料不同。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镀层的层数为至少三层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述镀层的层数为三层；优选地，形成三层所述镀层的涂覆材料均不同；优选地，形成最外层所述镀层的涂覆材料的介电常数比其他所述镀层的涂覆材料的介电常数高10
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22C2/(N
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M2)。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的方法，其中，所述涂覆材料为含有金属元素的有机物。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的方法，其中，所述半导体材料为金属氧化物；优选地，所述半导体材料选自Al2O3、ZrO2、SnO2、ZnO、HfO2、TiO2、La2O3、Ta2O5、Y2O3。6.根据权利要求1
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5中任意一项所述的方法，其中，采用原子层沉积法对滑动弧等离子体反应器中的刀片电极进行涂覆的步骤包括：在原子层沉积装置中，(1)在载气存在下，开启金属源罐的ALD阀门，所述金属源罐中的涂覆材料进入含有氧气的反应室，以使得所述涂覆材料与氧气在所述反应室中的刀片电极表面发生反应并形成镀层单元，所述镀层单元为单层原子层沉积金属氧化物薄膜；(2)重复进行步骤(1)以得到一个镀层，每次重复形成一个单层原子层沉积金属氧化物薄膜，通过控制重复次数以调整一个镀层的厚度；(3)采用另一种涂覆材料通过上述步骤(1)到(2)进行重复操作，以形成另一个镀层。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述金属源罐的温度为140
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160℃，所述反应室的温度为50
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400℃，运输管路及所述ALD阀门的温度为180
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200℃；优选地，在步骤(1)中，将所述反应室和所述运输管路抽真空至压力为10
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200Pa。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述载气的流量为10
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200sccm。9.根据权利要求6
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8中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述ALD阀门的开启时间为50
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2000ms。10.根据权利要求6
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9中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，还包括通入惰性气体脉冲以对所述反应室进行清洗；优选地，所述清洗的时间为1
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200s。11.由权利要求1
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10中任意一项所述的方法进行涂覆获得的刀片电极。12.一种滑动弧等离子体反应器，其特征在于，该反应器具有同轴夹套筒式结构，且该反应器包括：内筒，所述内筒上分别设置有反应器入口(1)、侧线进料入口(4)、下部反应区和产物出口(7)；外筒，所述外筒嵌套在所述内筒的外部，且所述外筒上分别设置有导热介质入口(5)和导热介质出口(6)；刀片电极滑动弧发生器，所述刀片电极滑动弧发生器包括气体喷嘴(2)、刀片电极(3)和底座(8)；
其中，所述侧线进料入口(4)穿过所述外筒通入所述内筒，使得反应气体能够通过所述侧线进料入口(4)进入所述内筒中；所述刀片电极滑动弧发生器的所述底座(8)上设置有对称分布的至少2个所述刀片电极(3)，使得所述刀片电极(3)之间能够形成放电区域；所述底座(8)上设置有所述气体喷嘴(2)，使得原料气体能够由所述反应器入口(1)经过所述气体喷嘴(2)进入所述内筒中；其中，所述刀片电极为权利要求11中所述的刀片电极。13.根据权利要求12所述的滑动弧等离子体反应器，其中，所述底座(8)上设置有对称分布的2个所述刀片电极(3)或6个所述刀片电极(3)。14.根据权利要求12或13所述的滑动弧等离子体反应器，其中，形成所述刀片电极(3)的材料为导电材料；优选地，所述导电材料选自316L不锈钢、钨铈合金、铜、铜钨合金中的至少一种。15.根据权利要求12
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14中任意一项所述的滑动弧等离子体反应器，其中，所述刀片电极滑动弧发生器的所述底座(8)的中心设置有所述气体喷嘴(2)，所述气体喷嘴(2)与所述反应器入口(1)的进气管道相通。16.根据权利要求12
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15中任意一项所述的滑动弧等离子体反应器，其中，所述刀片电极(3)的长度L1与所述内筒的直径D1之间的比例关系为：L1：D1＝1：1
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3，优选为L1：D1＝1：1
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2，更优选为L1：D1＝1：1
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1.5。17.根据权利要求12
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16中任意一项所述的滑动弧等离子体反应器，其中，所述刀片电极(3)的长度L1与所述内筒的长度L2之间的比例关系为：L1：L2＝1：1.5
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6，优选为L1：L2＝1：2
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【专利技术属性】
技术研发人员：任君朋，张婧，周明川，张铁，孙峰，徐伟，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：