直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的提高，取代传统化石燃料的使用继而开发新能源的需求日益急迫。氢能是一种可再生的清洁能源，燃烧时可释放出相当大的能量(120kJ/g)且不产生C02，此外还可以通过燃料电池将其转化为电能。氢能作为一种潜在的可以取代传统化石燃料的新能源已经逐渐被人们所利用。因此，如何研发新的氢能源的生产方法变得至关重要。
[0003]非热放电制氢是一种新兴的制氢方法，目前国内外学者尝试用不同种类的放电方式进行制氢研究，如滑动弧放电，介质阻挡放电，电晕放电等。但从目前来看，以上几种等离子体制氢方法都是在气相中放电形成的。气相放电存在一定的局限性，首先，需要向反应器中通入载气，或者将低分子醇类加热汽化，增加了额外能量消耗；其次，受气体流速及反应器结构的影响，气相放电产气量偏小、能耗偏高；第三，气相放电中等离子体密度相对较低，为提尚制氣效率而添加的水蒸气量过尚会造成等尚子体的粹灭。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置及方法，以克服现有技术中液相、气相微波等离子体醇类制氢效率低的问题。
[0005]本发明的直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置，包括:
[0006]微波发生器、矩形波导管、液相放电电极、反应器、进料管、排气管、收气管、原料罐、复合真空计和金属套管，所述反应器为石英材料、陶瓷材料或者其混合物；
[0007]所述反应器的上部连接所述复合真空计、所述进料管和所述排气管，所述进料管和所述排气管的另一端连接于所述原料罐，所述反应器的下部垂直穿过所述矩形波导管并嵌套于所述金属套管，所述金属套管焊接在所述矩形波导下部，所述液相放电电极置于所述金属套管内，所述液相放电电极全部浸在液体中，所述矩形波导一端连接于所述微波发生器，所述原料罐顶部与所述收气管连接，所述反应器石英管在波导管区域内充满放电液体。
[0008]进一步地，所述反应器为贯穿所述矩形波导管的圆柱突变型。
[0009]进一步地，所述排气管还用于将过量的醇溶液流回所述原料罐中。
[0010]进一步地，所述液相放电电极置于所述金属套管的中轴线位置，且上下可调。
[0011]进一步地，还包括:
[0012]封闭阀门、干式真空栗、空气排空阀门以及气体收集阀门；
[0013]所述收气管依次连接所述封闭阀门和所述干式真空栗，所述干式真空栗分别于所述空气排空阀门、所述气体收集阀门连接。
[0014]进一步地，还包括:
[0015]排料管、废料排空阀门、排料栗以及废料存储罐；
[0016]所述排料管一端连接于所述金属套管，另一端依次连接于所述废料排空阀门、所述排料栗和废料存储罐。
[0017]进一步地，所述进料管上设置有进料栗，用于不断地将醇类溶液注入到所述反应器内。
[0018]本发明还提供一种直接耦合微波液相等离子体醇类制氢方法，包括:
[0019]将配制的醇类溶液通过进料栗连续注入到反应器中；
[0020]经过所述干式真空栗将所述原料罐及所述反应器中的空气排空；
[0021]启动微波发生器，产生的微波经矩形波导管穿透所述反应器直接耦合到所述醇类溶液中并在所述醇溶液中的电极尖端激发等离子体；
[0022]所述等离子体中的高能粒子对所述醇类溶液分子进行碰撞分解，产生氢气；
[0023]经过所述原料罐收集所述氢气至气体收集罐。。
[0024]本发明微波经矩形波导管穿过反应器，直接耦合在装有乙醇水溶液的反应器内，该耦合方式极大减少了微波转换损耗和反射损耗，实现了微波的大功率输出，提高了液相微波等离子体醇类制氢装置的工作效率。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置结构示意图；
[0027]图2为本发明直接耦合微波液相等离子体醇类制氢方法流程图。
[0028]附图标记说明:
[0029]101-微波发生器、102-矩形波导管、103-液相放电电极、104-反应器、105-进料管、106-排气管、107-收气管、108-原料罐、109-复合真空计、110-金属套管，111-进料栗、112-进料阀门、113-封闭阀门、114-干式真空栗、115-空气排空阀门、116-气体收集阀门、117-排料管、118-废料排空阀门、119-排料栗、120-废料存储罐。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]图1为本发明直接耦合微波液相等离子体醇类制氢装置结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括:
[0032]微波发生器101、矩形波导管102、液相放电电极103、反应器104、进料管105、排气管106、收气管107、原料罐108、复合真空计109和金属套管110，所述反应器为石英材料、陶瓷材料或者其混合物；
[0033]所述反应器104的上部连接所述复合真空计109、所述进料管105和所述排气管106，所述进料管105和所述排气管106的另一端连接于所述原料罐108，所述反应器104的下部垂直穿过所述矩形波导管102并嵌套于所述金属套管110，所述金属套管110焊接在所述矩形波导102下部，所述液相放电电极103置于所述金属套管110内，所述矩形波导102一端连接于所述微波发生器101，所述原料罐108顶部与所述收气管107连接。进一步地，所述进料管上设置有进料栗111和进料阀门112。所述液相放电电极全部浸在液体中，所述反应器石英管在波导管区域内充满放电液体。
[0034]进一步地，所述排气管还用于将过量的醇溶液流回所述原料罐中。
[0035]进一步地，所述液相放电电极置于所述金属套管的中轴线位置，且上下可调。
[0036]进一步地，还包括:
[0037]封闭阀门113、干式真空栗114、空气排空阀门115、气体收集阀门116气体收集罐121 ；
[0038]所述收气管依次连接所述封闭阀门和所述干式真空栗，所述干式真空栗分别于所述空气排空阀门、所述气体收集阀门连接。
[0039]进一步地，还包括:
[0040]排料管117、废料排空阀门118、排料栗119以及废料存储罐120 ;