CN104477847A - 一种等离子体重整生物油制氢方法 - Google Patents

一种等离子体重整生物油制氢方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种等离子体重整生物油制氢方法，将生物油与水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通过雾化后切向引入包括中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁、进料口及出气口的等离子体发生器；对等离子体发生器内的电极施以高电压，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发生物油发生重整化学反应，产生富氢气。本发明的主要部件是金属和绝缘材料，设备投入少，制氢成本低，并具有可控性强、原料的适应性强、原料利用率高、装置生产规模可大可小等优点。如果考虑炭黑的价值，本发明是包括风能制氢，水电解制氢、生物法制氢、天然气蒸气转化制氢在内的几种制氢方法中成本最低的方法。

Description

一种等离子体重整生物油制氢方法
技术领域
本发明涉及制氢技术，特别是涉及一种等离子体重整生物油制氢方法。
背景技术
为了解决日益严重的能源危机与温室效应问题，世界各地的科学家们无不积极地寻求各种再生能源及新的洁净能源。氢气的热值142.35kJ/g，是汽油的近3倍，氢和氧燃烧只生成水，因此氢能被认为是取代矿物燃料的理想能源。许多国家正在加快开发利用氢能源的步伐，如我国也已把“氢能的规模制备、储运及燃料电池相关的基础研究”列为重点基础研究发展规划项目。传统的氢气制取主要电解法是和化石燃料催化重整法。而电解法的原料虽可再生，但耗电量惊人。化石燃料催化重整法消耗的是石油、煤、天然气等无法再生的能源，碳氢化合物的杂质和高温下碳的沉积会使催化剂失活，从而影响转换制氢，整个系统被加热到反应温度需要一定的时间，所以采用催化制氢不容易实现随时灵活地关启。因此，开发新颖的利用可再生资源制氢技术正在成为能源技术开发的新热点。
生物油作为一种可再生资源，是指在隔绝氧气的条件下，通过快速加热的方式使组成生物质的高分子聚合物裂解成低分子有机物蒸汽，并通过骤冷凝结成液体，它具有原料来源广泛、可再生、便于运输、能量密度较高等特点，是一种潜在的液体燃料、化工原料和制氢原料。一个正在发展、不断完善的新方法一等离子体重整生物油制氢可以解决或避免传统方法遇到的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种等离子体重整生物油制氢方法。
本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：
提供一种等离子体重整生物油制氢方法：1)将生物油与水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通过雾化后引入等离子体发生器；2)对等离子体发生器内的电极施以高电压，中心电极与外电极在高压电作用下，中心电极尖端与外电极最窄处产生击穿电弧，其在旋流的生物油水溶液喷雾推动下边高速旋转横扫电极间区域边向发生器下游移动，直至电弧过长淬灭，上述过程不断循环，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发生物油发生重整化学反应，产生富氢混合气。
所述的等离子体发生器，包括中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁、进料口及出气口；发生器的中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁及出气口轴线均位于圆筒外壁轴线上，其中中心电极为一带有尖端的铜棒，外电极为一铜缩放喷管，圆筒外壁为不锈钢管；中心电极与外电极通过聚四氟乙烯层隔开，两电极之间最窄距离0.5-5mm；生物油水溶液通过固定在圆筒外壁上的进料口切向进入等离子体发生器。
等离子体重整生物油的主要气态产物为H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6和C3H8。少量的液态产物和碳黑也会在重整过程中产生，主要包括HCOOH、CH3COOH、CH3CHO、CH3COCH3和C。
本发明具有体积小，效率高，稳定性好，可靠性高和能量成本较低等优点，可有效的进行等离子体重整可再生原料生物油制取富氢气。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中：1中心电极，2聚四氟乙烯层，3外电极，4圆筒外壁，5进料口，6出气口。
具体实施方式
实施例
如附图1所示，本发明包括中心电极1、聚四氟乙烯层2、外电极3、圆筒外壁4、进料口5及出气口6；装置的中心电极1、聚四氟乙烯层2、外电极3、圆筒外壁4及出气口6轴线均位于圆筒外壁3轴线上，其中中心电极1为一带有尖端的铜棒(直径8mm)，外电极3为一铜缩放喷管(长106mm，喉部直径10mm)，圆筒外壁为不锈钢管(直径48mm，长230mm)；中心电极1与外电极3通过聚四氟乙烯层2隔开，两电极之间最窄距离1mm。
以苯酚作为生物油模拟物，1)将水碳比1.1、0.15g/s流量的苯酚水溶液雾化后通过进料口5引入等离子体发生器；2)对等离子体发生器内的电极施以6kV交流高压电，中心电极与外电极在高电压作用下，中心电极1尖端与外电极3最窄处产生击穿电弧，其在旋流的苯酚溶液喷雾推动下边高速旋转横扫电极间区域边向发生器下游移动，直至电弧过长淬灭，上述过程不断循环，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发苯酚发生重整化学反应，产生富氢混合气由出气口6排出，主要产物包括H2、CO、CO2和CH4，氢气体积含量达到35％以上。

Claims (2)

1.一种等离子体重整生物油制氢方法，其特征在于该方法的步骤如下：将生物油与水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通过雾化后引入等离子体发生器；对等离子体发生器内的电极施以高电压，中心电极与外电极在高压电作用下，中心电极尖端与外电极最窄处产生击穿电弧，其在旋流的生物油水溶液喷雾推动下边高速旋转横扫电极间区域边向发生器下游移动，直至电弧过长淬灭，上述过程不断循环，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发生物油发生重整化学反应，产生富氢混合气。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体重整生物油制氢方法，其特征在于所述的等离子体发生器，包括中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁、进料口及出气口；发生器的中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁及出气口轴线均位于圆筒外壁轴线上，其中中心电极为一带有尖端的铜棒，外电极为一铜缩放喷管，圆筒外壁为不锈钢管；中心电极与外电极通过聚四氟乙烯层隔开，两电极之间最窄距离0.5-5mm；生物油水溶液通过固定在圆筒外壁上的进料口切向进入等离子体发生器。
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