一種微等離子體重整甲醇制氫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制氫領(lǐng)域，特別是涉及一種微等離子體重整甲醇制氫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電池更新?lián)Q代已經(jīng)不能夠跟上現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的速度。隨著電子系統(tǒng)在日常生活中的作用越來(lái)越重要，因此我們需要新型、高效、小巧的能源。便攜式燃料電池是絕佳的電池替代品，因?yàn)樗鼈兊哪芰棵芏雀撸僮鞒杀靖?，與燃燒系統(tǒng)相比可以減少污染排放。盡管燃料電池有著這些優(yōu)點(diǎn)，但是燃料電池還不能普及應(yīng)用，是因?yàn)槿鄙僖环N可隨時(shí)使用的氫氣來(lái)源。與大規(guī)模發(fā)展氫氣存儲(chǔ)器相比，更為明智的方法是通過(guò)重整工藝轉(zhuǎn)換碳?xì)浠衔铿F(xiàn)場(chǎng)制氫。常用的重整系統(tǒng)利用了催化劑，但是在便攜式的情況下，這會(huì)有很多的限制，例如中毒，焦化，變粗，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)以及損失過(guò)多。等離子體重整能夠避免這些問(wèn)題，并且碳?xì)浠衔镏卣茪浔淮罅垦绣匙C明是可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種微等離子體重整甲醇制氫方法，該方法可為便攜式燃料電池提供安全可靠的氫源。
[0004]本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]提供一種微等離子體重整甲醇制氫方法，I)將甲醇與水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液霧化后形成甲醇噴霧，甲醇噴霧通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置；2)啟動(dòng)與上電極和下電極相連的高壓電源，微等離子體反應(yīng)器開(kāi)始工作；3)施加的高電壓將電極之間的甲醇噴霧擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的甲醇，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場(chǎng)的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)重整反應(yīng)，生成富氫合成氣，富氫合成氣由出料口排出。
[0006]所述的微等離子體裝置，包括微等離子體反應(yīng)器及給微等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；微等離子體反應(yīng)器包括進(jìn)料口、石英容器、上電極、下電極、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、出料口 ；上電極和下電極通過(guò)高壓電線與高壓電源相連接，上電極和下電極同軸置于石英容器內(nèi)，上電極和下電極形狀和材料相同，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器通過(guò)上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反應(yīng)接頭通過(guò)上聚四氟乙烯法蘭支撐，下反應(yīng)接頭通過(guò)下聚四氟乙烯法蘭支撐；石英容器設(shè)置進(jìn)料口和出料口，甲醇溶液通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器，在裝置工作時(shí)，甲醇溶液將完全暴露在微弧微等離子體區(qū)域中。
[0007]微等離子體重整甲醇的主要?dú)鈶B(tài)產(chǎn)物為!12、0)、0)2、014、(:2!12、(:2!14、(:2!16和C3H8。少量的液態(tài)產(chǎn)物和碳黑也會(huì)在重整過(guò)程中產(chǎn)生，主要包括HCOOH、CH3COOH、CH3CHO、CH3COCHdPCo
[0008]本發(fā)明具有體積小，效率高，穩(wěn)定性好，可靠性高和能量成本較低等優(yōu)點(diǎn)，可有效的進(jìn)行等離子體重整甲醇制氫，用于便攜燃料電池供氫。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖1中:1微等離子體反應(yīng)器，2高壓電源，3進(jìn)料口，4石英容器，5上電極，6下電極，7上聚四氟乙稀密封圈，8下聚四氟乙稀密封圈，9上反應(yīng)接頭，10，下反應(yīng)接頭，11上聚四氟乙烯法蘭，12下聚四氟乙烯法蘭，13出料口，14微弧微等離子體。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例
[0012]如附圖1所示，本發(fā)明的微等離子體裝置包括微等離子體反應(yīng)器I和高壓電源2，微等離子體反應(yīng)器I包括進(jìn)料口 3、石英容器4、上電極5、下電極6、上聚四氟乙烯密封圈7、下聚四氟乙烯密封圈8、上反應(yīng)接頭9、下反應(yīng)接頭10、上聚四氟乙烯法蘭11、下聚四氟乙烯法蘭12、出料口 13。上電極5和下電極6通過(guò)高壓電線與高壓電源2相連接，上電極5和下電極6同軸置于石英容器4內(nèi)，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器4通過(guò)上反應(yīng)接頭9、下反應(yīng)接頭10固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈7和下聚四氟乙烯密封圈8 ;上反應(yīng)接頭9通過(guò)上聚四氟乙烯法蘭7支撐，下反應(yīng)接頭10通過(guò)下聚四氟乙烯法蘭8支撐；石英容器4設(shè)置進(jìn)料口 3和出料口 13，甲醇溶液通過(guò)進(jìn)料口 3進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器1，在裝置工作時(shí)，甲醇溶液將完全暴露在微弧微等離子體14區(qū)域中。上電極5和下電極6為帶有尖端的直徑6mm、長(zhǎng)12cm不銹鋼棒，高壓電源2輸入電壓為5kV。將甲醇與水混合形成甲醇水溶液，水碳比為0.43，流量為0.05g/s，氧碳比為0.18-0.55，霧化后形成甲醇噴霧，甲醇噴霧通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置；2)啟動(dòng)與上電極和下電極相連的高壓電源，調(diào)節(jié)電壓到5kV，微等離子體反應(yīng)器開(kāi)始工作；3)施加的高電壓5kV將電極之間的甲醇噴霧擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的甲醇，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場(chǎng)的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)重整反應(yīng)，甲醇等離子體重整主要產(chǎn)物包括H2、CO、CO#P 014，而!12和CO的最高產(chǎn)速出現(xiàn)在氧碳比0.40，甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到55%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微等離子體重整甲醇制氫方法，其特征在于該方法的步驟如下:將甲醇與水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液霧化后形成甲醇噴霧，甲醇噴霧通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置；啟動(dòng)與上電極和下電極相連的高壓電源，微等離子體反應(yīng)器開(kāi)始工作；施加的高電壓將電極之間的甲醇噴霧擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的甲醇，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場(chǎng)的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)重整反應(yīng)，生成富氫合成氣，富氫合成氣由出料口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微等離子體重整甲醇制氫方法，其特征在于所述的微等離子體裝置，包括微等離子體反應(yīng)器及給微等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；微等離子體反應(yīng)器包括進(jìn)料口、石英容器、上電極、下電極、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、出料口 ；上電極和下電極通過(guò)高壓電線與高壓電源相連接，上電極和下電極同軸置于石英容器內(nèi)，上電極和下電極形狀和材料相同，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器通過(guò)上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反應(yīng)接頭通過(guò)上聚四氟乙烯法蘭支撐，下反應(yīng)接頭通過(guò)下聚四氟乙烯法蘭支撐；石英容器設(shè)置進(jìn)料口和出料口，甲醇溶液通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器，在裝置工作時(shí)，甲醇溶液將完全暴露在微弧微等離子體區(qū)域中。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微等離子體重整甲醇制氫方法，將甲醇與水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液霧化后形成甲醇噴霧，甲醇噴霧通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入包括微等離子體反應(yīng)器和高壓電源的微等離子體裝置；啟動(dòng)高壓電源，微等離子體反應(yīng)器開(kāi)始工作；施加的高電壓將電極之間的甲醇噴霧擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的甲醇，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場(chǎng)的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)重整反應(yīng)，生成富氫合成氣，富氫合成氣可直接為便攜燃料電池供氫。
【IPC分類(lèi)】C01B3-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104591085
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510021591
【發(fā)明人】杜長(zhǎng)明
【申請(qǐng)人】中山大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月8日