以电触媒转化器处理硫氧化物并回收硫的方法与装置的制造方法_2

文档序号:9295829阅读:来源:国知局
方法与装置,本发明所指的硫氧化物为存在各种含有一定浓度的硫氧化物的气体,包括但不限于汽机车所排放的废气、工厂运作所产生的废气以及发电厂所排放的废气或沼气环境等。为方便理解本发明的技术,以下以发电厂所排放的燃烧废气以及去除其中硫氧化物并回收硫元素作为说明,该燃烧废气除包含该硫氧化物外,通常还包含氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢< 化合物(Hydrocarbons, HCs)及粒状物(Particulate matter, PM)。
[0029]如图1所示,本发明的以电触媒转化器处理硫氧化物并回收硫的装置主要包含有一反应器10、一进料单元20以及一出料单元30,该进料单元20接受一燃烧废气40并供应至该反应器10。该反应器10包括一电触媒转化器11、一前端12及一后端13,该电触媒转化器11位于该前端12与该后端13之间,该前端12及该后端13之间形成一彼此连通的气流通道。于本发明中,该电触媒转化器11包含一阳极、一阴极以及一固态氧化物层,具体结构详述如后。此外,于本发明的其他实施例中,该进料单元20可包含一热交换器,并进一步包括一集尘器以及一鼓风机,即在该热交换器后可加装一集尘器,例如一旋风式集尘器,并于该集尘器后再加装一鼓风机,该出料单元30可包括一热交换器或一散热器或其组合以及一集尘器。
[0030]本发明中,该阳极由一第一多孔性材质组成,而具有大量的孔洞,该孔洞可附着有一碳物种,并具有一还原性环境,该阳极的材质选自由金属及萤石结构金属氧化物组成的陶金、1丐钛矿结构金属氧化物(Perovskite Metal Oxides)、萤石结构金属氧化物(Fluorite Metal Oxides)、加金属的I丐钛矿结构金属氧化物、加金属的萤石结构金属氧化物及其组合所组成的群组。
[0031]该固态氧化物层具有一第一致密微结构,其材质可为萤石结构金属氧化物或钙钛矿结构金属氧化物,例如:萤石结构的氧化钇稳定化氧化锆、稳定化氧化锆、萤石结构的氧化钆掺杂氧化铈(Gadolinia-doped Ceria,⑶C)、掺杂氧化铈、钙钛矿结构的锶及镁掺杂镓酸镧(Strontium/magnesium-doped Lanthanum Gallate, LSGM)、惨杂嫁酸镧。
[0032]该阴极由一第二多孔性材质组成,而具有大量的孔洞,其材质可为钙钛矿结构金属氧化物、萤石结构金属氧化物、加金属的钙钛矿结构金属氧化物或加金属的萤石结构金属氧化物,例如:钙钛矿结构的镧锶钴氧化物、镧锶锰氧化物、镧锶钴氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合、镧锶锰氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合。
[0033]请参阅图2至图4所示,分别为本发明的第一实施例中,该电触媒转化器的立体外观示意图、图2的B-B结构剖视示意图以及图3的放大示意图,于本发明第一实施例中,该电触媒转化器为一电触媒蜂巢11b,该电触媒蜂巢Ilb设置于该反应器10中,并位于该前端12与该后端13之间,该电触媒蜂巢Ilb包括一阳极11 Ib、一阴极112b、一固态氧化物层113b、多个流道114b以及一外壳115b,该阳极Illb形成该电触媒蜂巢Ilb的一蜂巢骨架。该流道114b则形成于该蜂巢骨架内,贯穿该电触媒蜂巢Ilb相对的两端,供该燃烧废气40流通。该外壳115b则覆盖该阳极Illb的一外表面Illlb,并为一第二致密微结构,该固态氧化物层113b附着于该阳极Illb相对该外表面Illlb的一内表面1112b,并与该外壳115b于该阳极Illb上相对的两端接合,而完全密封该阳极111b,该固态氧化物层113b并具有一面向该流道114b的管壁1131b,该阴极112b附着于该管壁1131b上,令该固态氧化物层113b位于该阳极Illb与该阴极112b之间。此处仅简述该电触媒蜂巢Ilb的结构与材料组成,详细说明及该电触媒蜂巢Ilb衍生的结构可参照本案申请人于2012年11月01日申请的美国专利申请第13/666,593号,其并入本文中,且应视为本发明的一部分。
[0034]请继续参阅图5、图6,分别为本发明的第二实施例中,该电触媒转化器的立体外观示意图、图5的C-C结构剖视示意图,于本发明第二实施例中,该电触媒转化器为一电化学双电池板11c,该电化学双电池板Ilc包括一阳极111c、一阴极112c、一固态氧化物层113c以及一基板116c,该基板116c具有一表面1161c,该表面1161c包括一顶面1162c及一相对该顶面1162c的底面1163c,该基板116c的材质可为金属或合金,于本实施例中,该顶面1162c与该底面1163c平行一水平方向延伸而使该基板116c形成一平板状,且该表面1161c更包括一连接于该顶面1162c与该底面1163c之间的侧边1164c。本实施例中,该阳极Illc的该还原性环境与该阴极112c的该氧化性环境令该阳极Illc与该阴极112c之间产生一电动势,使该阴极112c形成与该燃烧废气40接触的一第一反应侧1121c以及一第二反应侧1122c,该第一反应侧1121c对应该基板116c的该顶面1162c,而该第二反应侧1122c对应该基板116c的该底面1163c。如此一来,该电动势将驱动促进该燃烧废气40中的硫氧化物及氮氧化物于该第一反应侧1121c与该第二反应侧1122c进行一分解反应而形成硫气体、氧气及氮气,以达到控制废气的功效。
[0035]请继续参阅图7,为本发明的第二实施例中,该电触媒转化器另一态样的立体外观示意图,在此态样中,为使用一架体50供该电化学双电池板Ilc相隔地设置,令该电化学双电池板Ilc彼此间形成至少一气流空间51,该气流空间51供该燃烧废气流经该电化学双电池板Ilc而与该第一反应侧1121c和该第二反应侧1122c接触。在此态样中,该电化学双电池板Ilc的摆设方向是将该第一反应侧1121c与该第二反应侧1122c的平面方向平行于该燃烧废气的流动方向,藉此使该富氧燃烧废气与该第一反应侧1121c和该第二反应侧1122c之间能有最大的接触面积。根据此设计,该富氧燃烧废气可通过多个该第一反应侧1121c和该第二反应侧1122c的表面,而更有效地进行废气净化。
[0036]请继续参阅图8、图9,分别为本发明的第三实施例中,该电触媒转化器的立体外观示意图、图8的D-D结构剖视示意图,本发明的第三实施例是由第二实施例所衍生,该电化学双电池板Ild包括一阳极IllcU—阴极112d、一固态氧化物层113d及一基板116d,该基板116d具有一表面1161d,该表面1161d包括一顶面1162d、一相对该顶面1162d的底面1163d及一连接于该顶面1162d与该底面1163d之间的侧边1164d,其中,该顶面1162d沿一水平方向分别形成多个上凹陷部1165d及多个与该上凹陷部1165d相邻的上凸出部1166d,且该底面1163d沿该水平方向分别形成多个下凹陷部1167d及多个与该下凹陷部1167d相邻的下凸出部1168d,如此一来,与前述的第二实施例相较,在该电化学双电池板Ild具有相同的长度与宽度的条件下,第三实施例将因该基板116d呈波浪状的设计,而该阴极112d的该第一反应侧1121d与该第二反应
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1