CN101219771B - 等离子体衍射电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体衍射电极，所述电极可旋转，其内设置有中空的主气管，所述电极的一端设有进气口，另一端底部封闭，该进气口与主气管连通；在所述电极表面设有至少两个与主气管内部导通的喷嘴，该喷嘴对称分布在电极的两侧，所述喷嘴远离电极的一端上开设有圆弧形的开口。圆弧型喷嘴使得喷嘴和圆柱型的极板之间形成一个圆弧形的电晕区，由于该电极在外加力的作用下高速旋转，添加气如氧气、水蒸气等从电极顶端的开口处进入电极内部后能沿着电极的弧形喷嘴呈衍射格局喷出，大大提高了正离子、负离子、自由基、活性基团等各种等离子体与生物油的接触面，从而提高了生物油的制氢效率和放电的能量利用效率。

Description

等离子体衍射电极

技术领域

本发明涉及到一种等离子体衍射电极，尤其是一种用于生物油制氢的等离子体衍射电极。

背景技术

信息、生物、环境和能源是当今世界的四大热点研究领域，其中能源问题已成为人类社会能否继续生存、持续发展的关键。生物质作为一种储量丰富的可再生资源，已引起了世界各国研究者的普遍关注。通过利用生物质制取的液体生物油具有易收集、易存储、易运输优势，解决了生物质原料大规模收集、存储和运输的问题，但是生物油并不适合直接作为燃料使用。因此，把生物油制成高附加值的氢燃料具有十分重要的意义。氢气的热值142.35kJ/g是汽油的近3倍，氢和氧燃烧只生成水，因此氢被认为是取代矿物燃料的理想绿色能源。

碳氢化合物制氢工艺中，主要包括催化裂解制氢工艺、太阳能光解制氢工艺、微生物发酵制氢工艺等。传统的大规模制氢是以甲烷制氢为主，中小规模制氢是以甲醇制氢为主，是一种催化裂解制氢的工艺，就是碳氢化合物在高温(300-1000℃)下用蒸汽或氧气催化重整制氢，但是碳氢化合物的杂质和碳的沉积会使催化剂失活，从而影响到转换制氢，同时整个系统被加热到反应温度需要一定的时间，所以采用高温催化裂解制氢不是一种方便灵活的工艺。而等离子体制氢技术，却能够解决这些问题，大大提高制氢的效率。

等离子体是涉及高能物理、放电物理化学、反应工程学、高电压技术等领域的一门交叉学科。等离子体被称作除固态、液态和气态之外的第四种物质形态，由电子、正负离子、自由基、分子、基态原子(或原子团)、激发态分子和原子以及光子组成的导电性流体，整体保持电中性。等离子体激发的制氢化学反应原理和传统制氢的原理大致是相同的，不一样的是激发化学反应的活性物质不同：传统方法的活性物质是催化剂；等离子体方法的活性物质是高能电子和自由基。

有人根据等离子体方法提出了新的制氢装置，其专利号为200610075702.1，公开日为2006年9月27日，该发明专利公开了一种等离子制氢的装置，在该装置管状腔体的中心线上设置有阴极棒，管状腔体上设有阴极棒的一端以管状腔体的中心线为中心周向均匀布置有若干个空气入口，而在管壁上靠近阴极棒的末端轴线均匀布置有若干个燃料入口，由于碳氢燃料入口与空气入口相聚甚远，空气与碳氢燃料在装置内发生反应时，空气等添加剂无法与碳氢燃料均匀分布，这样大大降低了制氢的效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于生物油制氢的旋转型等离子体衍射电极结构，以解决现有技术中生物油制氢效率低下的问题。

为达到以上目的，本发明提供了以下技术方案：一种等离子体衍射电极，所述电极可旋转，电极内设置有中空的主气管，该电极的一端设有进气口，另一端底部封闭，该进气口与主气管连通；在所述电极表面设有至少两个与主气管内部导通的喷嘴，该喷嘴对称分布在电极的两侧，该喷嘴对称分布在电极的两侧，所述喷嘴远离电极的一端上开设有圆弧形的开口。

该电极一端为水蒸气、氧气或混合气体等载气进气口，由于喷嘴末端呈圆弧形且可将其曲率半径设置得很小，这样重整气体进入主气管后从电极棒的另一端上一连串的平行弧形喷嘴高速喷出，在高电压下形成一种等离子体衍射格局，此种结构可使等离子体区域大大增加，进一步的，可在电极棒上设置多层平行的弧形喷嘴，这能使生物油处理实现多级制氢，大大提高了制氢效率。

在所述电极的任意一侧，所述喷嘴之间的间距可以相同，也可以不同。设置不等距的喷嘴，可使喷嘴喷射出的添加气具备各种不同的衍射形状和速度，从而更好的与生物油混合。

所述进气口设置在所述电极的顶端，并与所述主气管连通。将进口设置在电极的顶端，更方便了添加气的导入。

所述喷嘴的截面为扇形，所述圆弧形的开口贯穿于整个扇面。贯穿于整个扇面的开口，这样才能形成一个连续的衍射喷出格局，可提高添加气与生物油的接触面。

所述电极的一端与皮带连接，皮带另一端连接有电机转轴，该电机转轴可带动电机自转。通过电机转轴带动电极转动，可方便对电极的转动速度进行调节，从而可根据实际情况，来设定电极转动的预定速度。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：在合适的高压放电条件下，圆弧型喷嘴使得喷嘴和圆柱型的极板之间形成一个圆弧形的电晕区，由于该电极在外加力的作用下高速旋转，添加气如氧气、水蒸气等从电极顶端的开口处进入电极内部后能沿着电极的弧形喷嘴呈衍射格局喷出，大大提高了正离子、负离子、自由基、活性基团等各种等离子体与生物油的接触面，从而提高了生物油的制氢效率和放电的能量利用效率。同时还可以根据生物油具体情况，对电极加入不同的添加气如水蒸气、氧气或混合气体或者改变添加气的流量，可促进生物油的制氢效果。

附图说明

图1为本发明电极结构示意图；

图2为本发明电极俯视结构示意图；

图3为本发明实施例结构示意图；

附图标记说明：1、电极，2、主气管，21、进气口，3、喷嘴，31、圆弧形开口。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的说明：

实施例

请参阅图1到图3所示，具有可自身旋转的等离子体衍射电极1，该电极通过皮带连接一个电机转轴，电机转轴可带动该电极1做高速转动。该等离子体衍射电极1内设置有中空的主气管2，电极1的一端设有进气口21，另一端底部封闭，该进气口21可设置在电极1的顶端，并与主气管2连通。在电极1表面设有至少两个与主气管2内部导通的喷嘴3，本实施例中喷嘴3设置有五对，均以电极1的中轴线为对称轴对称分布。该喷嘴3的一端与电极1表面连接，另一端的末端设置有圆弧形的开口31。如图2所示，该喷嘴1的截面为扇形，圆弧形的开口31贯穿于整个扇面，由于该圆弧形开口31的曲率半径很小，所以喷嘴3和极板之间容易形成很强的电场。

等离子体衍射电极1应用于图3所示的反应器内，该反应器内壁具有接地的极板，电极1在反应器内高速旋转，此时，电极1和极板之间形成衍射放电电场，从电极1的主气管2进气口21进入的各种添加剂如水蒸气、氧气等从喷嘴3高速喷出后，在电场区域迅速分解，从而产生大量的活性粒子，大大促进了生物油的处理面，提高了制氢效率。

为保证衍射电极放电更加迅速，对电极的材料可进行选择，一般来说钨、不锈钢以及铜都是较好的电极材料。

本发明中喷嘴的数量及尺寸均根据反应器实际大小以及实际情况而定，并不受到限制。

Claims (5)

1.一种等离子体衍射电极，所述电极(1)可旋转，电极(1)内设置有中空的主气管(2)，该电极(1)的一端设有进气口(21)，另一端底部封闭，该进气口(21)与主气管(2)连通；在电极(1)外表面连接有至少两个与主气管(2)内部导通的喷嘴(3)，该喷嘴(3)对称分布在电极(1)的两侧，其特征在于：喷嘴(3)远离电极(1)的一端上开设有圆弧形的开口(31)。

2.根据权利要求1所述的等离子体衍射电极，其特征在于：在所述电极(1)的任意一侧，所述喷嘴(3)之间的间距可以相同，也可以不同。

3.根据权利要求1所述的等离子体衍射电极，其特征在于：所述进气口(21)设置在所述电极(1)的顶端，并与所述主气管(2)连通。

4.根据权利要求1所述的等离子体衍射电极，其特征在于：所述喷嘴    的截面为扇形，所述圆弧形的开口(31)贯穿于整个扇面。

5.根据权利要求1到4中任一所述的等离子体衍射电极，其特征在于：所述电极(1)的一端与皮带连接，皮带另一端连接有电机转轴，该电机转轴可带动电机    自转。

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