一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统的制作方法
【专利摘要】一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，采用蒸发器加热催化剂催化和等离子体电化学催化分解水分子的综合方法，是由水箱、水量控制器、水分蒸发催化器、温度传感器、智能中央处理器、高频高压电源和组合电弧放电等离子体催化器构成。其特征是：水箱连接着水量控制器、水量控制器连接着水分蒸发器、水分蒸发器连接着智能处理器、智能处理器连接着高频高压电源和温度传感器、高频高压电源连接着组合电弧放电等离子体催化器，在水分蒸发器内设有水分蒸发室和催化室，在催化室内设有颗粒状镍、锰铁氧体催化剂。
【专利说明】—种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，属于氢能源、节能减排【技术领域】，适用于汽车、机动车、工业机械、农业机械节能减排以及民用灶具和锅炉节能减排等【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近十多年来，等离子体技术在工业上的应用发展很快，例如:等离子体点火、等离子体喷涂、等离子体加热、等离子体切割、等离子体拉积焚化、废物处理等等。等离子体是在电离层或者放电现象下所形成的一种状态(俗称第四态)，伴随着放电现象将会生成激发原子、激发离子、离解原子、游离原子团、原子或者分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经过相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上，而离子的温度仅仅略高于常温，因此在放电场内的温度接近常温。目前等离子体技术虽然已应用于汽车的节能、减排领域，但是目前已经公开的人们所知的技术例如平板电极式、同轴电极式低温等离子发生器的解水制氢效率不高，体积也很大，不适于小功率、小体积、高效率解水制氢的市场需求。
【发明内容】
[0003]本发明现在提供一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法:是在水分蒸发催化器内设计有水分蒸发室和安装着镍、锰铁氧体颗粒为催化剂的催化室，利用发动机排气余热把液态水加热为蒸汽态，经过镍、锰铁氧体为催化剂的催化后，在组合电弧放电等离子体催化器内迅速裂化、分解成为氢气分子、氧气分子和氢离子、氧离子，通过管道再把可低温燃烧、助燃的氢、氧分子以及氢、氧离子和空气混合后一起送 入发动机燃烧室燃烧(或者送入锅炉炉膛、燃气灶灶头燃烧)做功，从而达到了增加部分燃料和氧气或者替代部分燃料增加氧气，实现发动机大幅度提高节能、减排指标的目的。
[0004]本发明所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统:所述制氢系统是由水箱、水量控制器、水分蒸发催化器、温度传感器、智能中央处理器、高频高压电源和组合电弧放电等离子体催化器构成。其特征是:水箱用硅胶管连接着水量控制器、水量控制器用硅胶管连接着水分蒸发催化器、水分蒸发催化器用硅胶管连接组合电弧放电等离子体催化器，智能中央处理器连接着高压电源和温度传感器、高压电源连接着组合电弧放电等离子体催化器，温度传感器安装在在水分蒸发催化器上，水分蒸发器内设有水分蒸发室和催化室，在催化室内设有颗粒状镍、锰铁氧体催化剂。系统使用220伏交流电源或者汽车电源。
[0005]本发明所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统:是在水中添加有1-10%亲水分子的化学添加剂，它们是10-90%任意比例的二甲醚和甲醇。[0006]本发明所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统:所述制氢系统的组合电弧放电等离子体催化器，是由至少2对以上滑动弧放电电极、耐高温绝缘外壳、耐高温绝缘(陶瓷)支架、进气孔、出气孔构成，滑动弧放电电极成对依次同一水平线排列安装在绝缘(陶瓷)支架上，每对滑动弧放电电极依次成对连接着高压电源的高压输出端。
[0007]本发明的有益效果是:
[0008]1、组合电弧放电等离子体综合了热等离子体和冷等离子体的优点，电子密度大、气体处理量大、结构简单、成本低、操作性强，能量转化率高。本发明首创了一种小功率组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，采用化学分解和等离子组合电弧放电催化器电化学分解水分子制氢制氧的综合技术方案，利用等离子组合电弧放电能量转化率高的特点，极大地提闻了制氢!制氧的效率。
[0009]2、当用于汽车、机动车发动机自动制氢时，水分蒸发催化器可以直接套装在发动机排气管上，只需和各车型的排气管直径相配合安装即可。
[0010]3、当用于改造、生产民用锅炉或者工业锅炉自动制氢时，可直接把锅炉产生的蒸汽直接送入化学催化器和组合电弧放电等离子体催化器迅速分解成为氢气、氧气后送人炉膛进行燃烧、助燃，可实现节能15-30%。
[0011]4、当用于甲烷、甲醇、汽油、柴油等碳氢化合物制氢时，可配合其他提纯设施提高效率 15-30%。
[0012]5、当用于改造甲醇、柴油等碳氢化合物民用灶具制氢时，可在燃料中添加20-50%的水参加制氢燃烧，可以比现有的甲醇灶、柴油灶节能20-40%，也可以用于天然气、液化石油气民用燃气灶具的改造革新，可实现节能15-30%。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合说明书附图对本发明作详细说明:
[0014]图1是本发明一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其节能制氢系统的整体结构图。
[0015]图2是本发明的组合电弧放电等离子体催化器的结构图。
[0016]图3是本发明的水分蒸发、催化器的结构图。
【具体实施方式】
[0017]图1所示:本发明所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，是由水箱(1)、水量控制器(2)、水分蒸发催化器(3)、温度传感器(4)、智能控制器(5)、高频高压电源(6)、组合电弧放电等离子体催化器(7)构成。其特征是:水箱(1)用硅胶管连接水量控制器(2)，水量控制器(2)用硅胶管连接水分蒸发催化器(3)，在水分蒸发催化器(3)上安装着温度传感器(4)，智能控制器(5)连接着高频高压电源(6)、水量控制器(2)和温度传感器(4)，水分蒸发催化器(3)用硅胶管连接着组合电弧放电等离子体催化器(7)，高频高压电源(6)连接着组合电弧放电等离子体催化器(7)。
[0018]图2所示:本发明所述的组合电弧放电等离子体催化器，是由耐高温塑料壳体
(8)、电弧放电电极(9)、耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)、电极散热器(11)、进气孔(12)、导气孔(13)、导气室(14)、氢气出口(15)、氧气出口(16)构成。其特征是:在耐高温塑料壳体(8)的对应两侧安装着耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)、在耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)上安装着电弧放电电极(9)，在电弧放电电极(9)上安装着电极散热器(11)，在耐高温塑料壳体(8)内设有进气孔(12)、导气孔(13)、导气室(14)，在耐高温塑料壳体(8)的另一端设有氢气出口(15)、氧气出口(16)。
[0019]图3所示:本发明所述制氢系统的水分蒸发催化器(3)，是由水分蒸发室(3a)和安装着镍、锰铁氧体催化剂(17)的化学催化室(3b)构成，中间用多孔的不锈钢板隔离，整体的水分蒸发、催化器(3)用不锈钢板制造，在水分蒸发室的下方设有进水孔(18)，在催化室的上方设出气孔(19)。 [0020]本实发明的工作情况是这样的:以用于汽车、机动车发动机自动制氢为例；此时水分蒸发催化器直接套装安装在发动机排气管上，利用发动机排气余热加热水分子，使用要点是水分蒸发催化器要和各车型的排气管直径相配合安装。启动发动机、当发动机未达到正常温度、即水分蒸发催化器(3)的温度底于105摄氏度时，温度传感器(4)不动作。当发动机达到正常温度、水分蒸发催化器(3)的温度达到或者超过105摄氏度时，温度传感器
(4)向智能中央处理器(5)发出信号，智能中央处理器(5)开始工作并且控制水量控制器
(2)、高频高压电源(6)、组合电弧放电等离子体催化器(7)工作。水箱里的水在水量控制器(2)的控制下流向水分蒸发催化器(3)，在水分蒸发催化器(3)内被加热成蒸汽态、并被镍、锰铁氧体催化剂(17)化学催化成为部分氢气和氧气，然后再在组合电弧放电等离子体催化器(7)内继续分解、裂化氢气、氧气、氢离子、氧离子，经导气室(14)从氢气出口(15)、氧气出口(16)输送到发动机汽缸参与燃烧做工，实现提高发动机节能减排指标的目的。
[0021]当用于改造民用锅炉或者工业锅炉自动制氢、改造甲醇和柴油等碳氢化合物民用灶具制氢和用于甲烷、甲醇、汽油、柴油等碳氢化合物制氢时，只需把氢气、氧气、氢离子、氧离子送入相应灶具或设备进行燃烧或者进一步将氢气、氧气提纯既可。
[0022]本发明的一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，综合了热等离子体和冷等离子体的优点，电子密度大、气体处理量大、结构简单、成本低、操作性强，能量转化率高，是一种小功率组合电弧放电等离子体解水制氢系统，其工作效率要比同轴式、平板介质阻挡放电式等离子体高，而且体积更小，有利于安装使用。更由于采用了多组组合电极，可以使用较小功率的高频高压电源，提高了设备的安全性和实用性，降低了制造成本。
[0023]本发明的一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，可结合实际用途来确定系统设备的输出功率，当用于汽车发动机自动制氢时，可根据发动机排量来确定设备的输出功率，例如:1.6升的汽车发动机可配套设备的输出功率为50-80瓦特。当用于改造甲醇和柴油等碳氢化合物民用灶具制氢时，可使用输出功率为50-180瓦特的设备。当用于改造民用或者工业锅炉时可使用80-500瓦特的设备。
【权利要求】
1.一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法:是在水分蒸发、催化器内设计有水分蒸发室和安装着镍、锰铁氧体颗粒为催化剂的催化室，把液态水加热为蒸汽态、经过镍、锰铁氧体为催化剂的催化后，在组合电弧放电等离子体催化器内迅速裂化、分解成为氢气分子、氧气分子和氢离子、氧离子，所述制氢系统是由水箱、水量控制器、水分蒸发催化器、温度传感器、智能中央处理器、高频高压电源和组合电弧放电等离子体催化器构成，其特征是:水箱用硅胶管连接着水量控制器、水量控制器用硅胶管连接着水分蒸发器催化器、水分蒸发催化器用硅胶管连接组合电弧放电等离子体催化器，智能中央处理器连接着高频高压电源和温度传感器、高频高压电源连接着组合电弧放电等离子体催化器，温度传感器安装在在水分蒸发催化器上，水分蒸发催化器内设有水分蒸发室和催化室，在催化室内设有颗粒状镍、锰铁氧体催化剂。在水箱中的水中添加有1-10%亲水分子的化学添加剂，它们是10-90%比例的甲醇和二甲醚。
2.一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，所述制氢系统的组合电弧放电等离子体催化器，是由至少2对以上滑动弧放电电极、耐高温绝缘外壳、耐高温绝缘(陶瓷)支架、进气孔、出气孔构成，滑动弧放电电极成对依次同一水平线排列安装在绝缘(陶瓷)支架上，每对滑动弧放电电极依次成对连接着高压电源的高压输出端。
3.如权利要求1和2所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，所述组合电弧放电等离子体催化器，是由耐高温塑料壳体(8)、电弧放电电极(9)、耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)、电极散热器(11)、进气孔(12)、导气孔(13)、导气室(14)、氢气出口(15)、氧气出口(16)构成，其特征是在耐高温塑料壳体(8)的对应两侧安装着耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)、在耐高温绝缘(陶瓷)支架(10)上安装着电弧放电电极(9)，在电弧放电电极(9)上安装着电极散热器(11)，在耐高温塑料壳体(8)上设有进气孔(12)、导气孔 (13)、导气室(14)，在耐高温塑料壳体(8)的另一端设有氢气出口(15)、氧气出口(16)。
4.如权利要求1和2所述一种组合电弧放电等离子体解水制氢方法及其制氢系统，所述制氢系统的水分蒸发催化器(3)，是由水分蒸发室(3a)和安装着镍、锰铁氧体催化剂(17)的化学催化室(3b)构成，中间用多孔的不锈钢板隔离，整体的水分蒸发催化器(3)用不锈钢板制造，在水分蒸发室的下方设有进水孔(18)，在催化室的上方设有出气孔(19)。
【文档编号】C01B3/04GK103539067SQ201310339685
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】路运龙 申请人:路运龙