CN117566848B - 一种低温等离子水下放电固氮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于等离子放电技术领域，具体涉及一种低温等离子水下放电固氮装置，包括壳体，壳体卡接在外壳底座板上；壳体上设有进气端口和高压进线端口，外壳底座板的上表面通过第一固定柱与PCB基板固定连接，PCB基板上焊接有高压放电针底座，安装有高压放电针管，高压放电针管外侧设有介质管，外壳底座板的下表面通过第二固定柱和接地孔板固定相连。本发明利用高功率高频高压电源，对高压放电针管与地电极间的水进行高电压、大电流的放电，实现水中固氮。
Description
技术领域
本发明属于等离子放电技术领域，具体涉及一种低温等离子水下放电固氮装置。
背景技术
目前利用等离子体法固氮的装置是以N2/H2混合气体等气体为原料的气相放电等离子体固氮，由于都是气体，装置气密性要求较高，带来的问题是故障率的增加和生产成本的增加。且反应若涉及氢气和其他气体的混合气体，除了气体成本较高外，还容易发生爆炸，反应安全性差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明设计了一种低温等离子水下放电固氮装置。
本发明采用如下技术方案实现：
一种低温等离子水下放电固氮装置，包括壳体，所述壳体的底部设有开口，所述壳体卡接在外壳底座板上；
所述壳体的一侧设有进气端口，所述进气端口通过气管与放电所需的空气气源相连，所述壳体的另一侧设有高压进线端口，所述高压进线端口用来穿过高压电极的进线；
所述外壳底座板的上表面通过第一固定柱与PCB基板固定连接，所述PCB基板上焊接有高压放电针底座，所述高压放电针底座呈“倒置的桌子”状，所述高压放电针底座的中间有通槽，所述通槽内安装有高压放电针管，所述高压放电针管作为高压电极；
所述高压放电针底座通过导线与高压电极的进线连通；
所述高压放电针管外侧设有介质管，所述介质管为中空结构，所述介质管的内壁与高压放电针管外壁紧密贴合；
所述外壳底座板上设有多个孔位，所述介质管的顶部穿过孔位，所述外壳底座板与介质管接触的地方用胶紧密粘结固定，并实现密闭性；
所述外壳底座板的下表面通过第二固定柱和接地孔板固定相连，所述接地孔板放置在高压放电针管的下方，所述接地孔板与高压电源地线连接。
进一步的，所述通槽内设有内螺纹，所述高压放电针管的端部设有外螺纹，所述通槽和高压放电针管为螺纹连接。
进一步的，所述介质管的厚度为1mm-2mm，所述介质管的材质为石英玻璃、陶瓷或四氟乙烯。
进一步的，所述介质管的底面位于高压放电针管的底面的下方2-5mm处。
进一步的，所述接地孔板为不锈钢冲孔金属板，所述接地孔板上开设有若干个直径为2~10mm的圆形冲孔，能够实现在气压的作用下保证水的流动性畅通。
进一步的，所述外壳底座板为阶梯式结构；所述外壳底座板和壳体接触的位置设有密封垫，以增加密封性能，并通过螺丝固定。
进一步的，进气端口和高压进线端口均选用密封接头防止壳体内进水。
进一步的，所述第一固定柱材质为绝缘材料，如陶瓷、尼龙。
本发明的有益技术效果：
（1）本发明利用高功率高频高压电源，对高压放电针管与地电极间的水进行高电压、大电流的放电，把较大的能量在空间和时间上进行集中压缩，使水介质在极短的时间内集聚起极高的能量密度，诱发多种复杂的物理效应和化学效应。
（2）本发明采用高频高压电源作为驱动电源，利用空气作为放电气体，在壳体的两侧分别接入电源和空气源后，将装置放入水中。进入装置的空气进入到会在气压作用下从壳体内进入高压放电针管。随后空气会在多根高压放电针管和接地电极之间形成等离子体放电通道，并被排入水中。放电等离子体会生成短寿命自由基如羟基、活性氧原子等也会产生具有强氧化性的臭氧、过氧化氢、过氧亚硝酸等，同时也会产生硝酸根离子和亚硝酸根离子，混合于水中形成富含活性氮氧物质的活化水，从而实现水中固氮。
（3）本发明放电等离子体固氮原料一般为水和氮气/空气，成本低廉，无爆炸风险，对应反应器的成本较气相放电等离子体固氮要低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的壳体的结构示意图；
图4为本发明的PCB基板和高压放电针底座的结构示意图；
图5为本发明的介质管和高压放电针管的剖面结构示意图；
图6为外壳底座板的结构示意图。
图中：1、壳体，2、外壳底座板，3、进气端口，4、高压进线端口，5、第一固定柱，6、PCB基板，7、高压放电针底座，8、通槽，9、介质管，10、孔位，11、第二固定柱，12、接地孔板，13、冲孔，14、高压放电针管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
参见图1-6，一种低温等离子水下放电固氮装置，包括壳体1，所述壳体1的底部设有开口，所述壳体1卡接在外壳底座板2上；在本实施例中，所述外壳底座板2为阶梯式结构；所述外壳底座板2和壳体1接触的位置设有密封垫，以增加密封性能，所述外壳底座板2、壳体1和密封垫通过螺丝固定。
所述壳体1的一侧设有进气端口3，所述进气端口3通过气管与放电所需的空气气源相连，所述壳体1的另一侧设有高压进线端口4，所述高压进线端口4用来穿过高压电极的进线；所述进气端口3和高压进线端口4均选用密封接头，防止壳体1内进水。
所述外壳底座板2的上表面通过第一固定柱5与PCB基板6固定连接，所述第一固定柱5材质为绝缘材料，如陶瓷、尼龙。所述PCB基板6上焊接有高压放电针底座7，所述高压放电针底座7呈“倒置的桌子”状，所述高压放电针底座7的中间有通槽8，所述通槽8内安装有高压放电针管14，所述高压放电针管14作为高压电极。所述高压放电针底座7通过导线与高压电极的进线连通；所述高压放电针管14的外侧设有介质管9，所述介质管9为中空结构，所述介质管9的内壁与高压放电针管14的外壁紧密贴合；所述外壳底座板2上设有多个孔位10，所述介质管9的顶部穿过孔位10，所述外壳底座板2与介质管9接触的地方用胶紧密粘结固定，并实现密闭性。
在本实施例中，所述通槽8内设有内螺纹，所述高压放电针管14的端部设有外螺纹，所述通槽8和高压放电针管14为螺纹连接。
在本实施例中，所述介质管9的厚度为1mm-2mm，所述介质管9的材质为石英玻璃、陶瓷或四氟乙烯；所述介质管9的底面位于高压放电针管的底面的下方2-5mm处。
所述外壳底座板2的下表面通过第二固定柱11和接地孔板12固定相连，所述接地孔板12放置在高压放电针管14的下方，所述接地孔板12与高压电源地线连接。所述接地孔板12为不锈钢冲孔13金属板，所述接地孔板12上开设有若干个直径为2~10mm的圆形冲孔13，能够实现在气压的作用下保证水的流动性畅通。
本发明的工作原理：本发明采用高频高压电源作为驱动电源，利用空气作为放电气体，在壳体1的两侧分别接入电源和空气源后，将装置放入水中。进入装置的空气进入到会在气压作用下从壳体1内进入高压放电针管14。随后空气会在多根高压放电针管14和接地电极之间形成等离子体放电通道，并被排入水中。放电等离子体会生成短寿命自由基如羟基、活性氧原子等也会产生具有强氧化性的臭氧、过氧化氢、过氧亚硝酸等，同时也会产生硝酸根离子和亚硝酸根离子，混合于水中形成富含活性氮氧物质的活化水，从而实现水中固氮。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种低温等离子水下放电固氮装置，其特征在于：包括壳体（1），所述壳体（1）的底部设有开口，所述壳体（1）卡接在外壳底座板（2）上；
所述壳体（1）的一侧设有进气端口（3），所述进气端口（3）通过气管与放电所需的空气气源相连，所述壳体（1）的另一侧设有高压进线端口（4），所述高压进线端口（4）用来穿过高压电极的进线；所述外壳底座板（2）为阶梯式结构；所述外壳底座板（2）和壳体（1）接触的位置设有密封垫，以增加密封性能，并通过螺丝固定；
所述外壳底座板（2）的上表面通过第一固定柱（5）与PCB基板（6）固定连接，所述PCB基板（6）上焊接有高压放电针底座（7），所述高压放电针底座（7）呈“倒置的桌子”状，所述高压放电针底座（7）的中间有通槽（8），所述通槽（8）内安装有高压放电针管（14），所述高压放电针管（14）作为高压电极；所述通槽（8）内设有内螺纹，所述高压放电针管（14）的端部设有外螺纹，所述通槽（8）和高压放电针管（14）为螺纹连接；所述高压放电针底座（7）通过导线与高压电极的进线连通；
所述高压放电针管（14）的外侧设有介质管（9），所述介质管（9）为中空结构，所述介质管（9）的内壁与高压放电针管（14）的外壁紧密贴合；
所述外壳底座板（2）上设有多个孔位（10），所述介质管（9）的顶部穿过孔位（10），所述外壳底座板（2）与介质管（9）接触的地方用胶紧密粘结固定，并实现密闭性；
所述外壳底座板（2）的下表面通过第二固定柱（11）和接地孔板（12）固定相连，所述接地孔板（12）放置在高压放电针管（14）的下方，所述接地孔板（12）与高压电源地线连接；
所述接地孔板（12）为不锈钢冲孔金属板，所述接地孔板（12）上开设有若干个直径为2-10mm的圆形冲孔（13）。
2.根据权利要求1所述的低温等离子水下放电固氮装置，其特征在于：所述介质管（9）的厚度为1mm-2mm，所述介质管（9）的材质为石英玻璃、陶瓷或四氟乙烯。
3.根据权利要求2所述的低温等离子水下放电固氮装置，其特征在于：所述介质管（9）的底面位于高压放电针管（14）的底面的下方2-5mm处。
4.根据权利要求1所述的低温等离子水下放电固氮装置，其特征在于：所述进气端口（3）和高压进线端口（4）均选用密封接头，防止壳体（1）内进水。
5.根据权利要求1所述的低温等离子水下放电固氮装置，其特征在于：所述第一固定柱（5）材质为绝缘材料。
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