一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，采用蒸發(fā)器加熱催化劑催化和等離子體電化學(xué)催化分解水分子的綜合方法，是由水箱、水量控制器、水分蒸發(fā)催化器、溫度傳感器、智能中央處理器、高頻高壓電源和組合電弧放電等離子體催化器構(gòu)成。其特征是：水箱連接著水量控制器、水量控制器連接著水分蒸發(fā)器、水分蒸發(fā)器連接著智能處理器、智能處理器連接著高頻高壓電源和溫度傳感器、高頻高壓電源連接著組合電弧放電等離子體催化器，在水分蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有水分蒸發(fā)室和催化室，在催化室內(nèi)設(shè)有顆粒狀鎳、錳鐵氧體催化劑。
【專利說明】—種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，屬于氫能源、節(jié)能減排【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于汽車、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械節(jié)能減排以及民用灶具和鍋爐節(jié)能減排等【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近十多年來，等離子體技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展很快，例如:等離子體點(diǎn)火、等離子體噴涂、等離子體加熱、等離子體切割、等離子體拉積焚化、廢物處理等等。等離子體是在電離層或者放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)(俗稱第四態(tài))，伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)生成激發(fā)原子、激發(fā)離子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或者分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中，放電作用使工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)過相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬度以上，而離子的溫度僅僅略高于常溫，因此在放電場(chǎng)內(nèi)的溫度接近常溫。目前等離子體技術(shù)雖然已應(yīng)用于汽車的節(jié)能、減排領(lǐng)域，但是目前已經(jīng)公開的人們所知的技術(shù)例如平板電極式、同軸電極式低溫等離子發(fā)生器的解水制氫效率不高，體積也很大，不適于小功率、小體積、高效率解水制氫的市場(chǎng)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明現(xiàn)在提供一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法:是在水分蒸發(fā)催化器內(nèi)設(shè)計(jì)有水分蒸發(fā)室和安裝著鎳、錳鐵氧體顆粒為催化劑的催化室，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱把液態(tài)水加熱為蒸汽態(tài)，經(jīng)過鎳、錳鐵氧體為催化劑的催化后，在組合電弧放電等離子體催化器內(nèi)迅速裂化、分解成為氫氣分子、氧氣分子和氫離子、氧離子，通過管道再把可低溫燃燒、助燃的氫、氧分子以及氫、氧離子和空氣混合后一起送 入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室燃燒(或者送入鍋爐爐膛、燃?xì)庠钤铑^燃燒)做功，從而達(dá)到了增加部分燃料和氧氣或者替代部分燃料增加氧氣，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度提高節(jié)能、減排指標(biāo)的目的。
[0004]本發(fā)明所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng):所述制氫系統(tǒng)是由水箱、水量控制器、水分蒸發(fā)催化器、溫度傳感器、智能中央處理器、高頻高壓電源和組合電弧放電等離子體催化器構(gòu)成。其特征是:水箱用硅膠管連接著水量控制器、水量控制器用硅膠管連接著水分蒸發(fā)催化器、水分蒸發(fā)催化器用硅膠管連接組合電弧放電等離子體催化器，智能中央處理器連接著高壓電源和溫度傳感器、高壓電源連接著組合電弧放電等離子體催化器，溫度傳感器安裝在在水分蒸發(fā)催化器上，水分蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有水分蒸發(fā)室和催化室，在催化室內(nèi)設(shè)有顆粒狀鎳、錳鐵氧體催化劑。系統(tǒng)使用220伏交流電源或者汽車電源。
[0005]本發(fā)明所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng):是在水中添加有1-10%親水分子的化學(xué)添加劑，它們是10-90%任意比例的二甲醚和甲醇。[0006]本發(fā)明所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng):所述制氫系統(tǒng)的組合電弧放電等離子體催化器，是由至少2對(duì)以上滑動(dòng)弧放電電極、耐高溫絕緣外殼、耐高溫絕緣(陶瓷)支架、進(jìn)氣孔、出氣孔構(gòu)成，滑動(dòng)弧放電電極成對(duì)依次同一水平線排列安裝在絕緣(陶瓷)支架上，每對(duì)滑動(dòng)弧放電電極依次成對(duì)連接著高壓電源的高壓輸出端。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]1、組合電弧放電等離子體綜合了熱等離子體和冷等離子體的優(yōu)點(diǎn)，電子密度大、氣體處理量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作性強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)化率高。本發(fā)明首創(chuàng)了一種小功率組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，采用化學(xué)分解和等離子組合電弧放電催化器電化學(xué)分解水分子制氫制氧的綜合技術(shù)方案，利用等離子組合電弧放電能量轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)，極大地提聞了制氫!制氧的效率。
[0009]2、當(dāng)用于汽車、機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)制氫時(shí)，水分蒸發(fā)催化器可以直接套裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，只需和各車型的排氣管直徑相配合安裝即可。
[0010]3、當(dāng)用于改造、生產(chǎn)民用鍋爐或者工業(yè)鍋爐自動(dòng)制氫時(shí)，可直接把鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接送入化學(xué)催化器和組合電弧放電等離子體催化器迅速分解成為氫氣、氧氣后送人爐膛進(jìn)行燃燒、助燃，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能15-30%。
[0011]4、當(dāng)用于甲烷、甲醇、汽油、柴油等碳?xì)浠衔镏茪鋾r(shí)，可配合其他提純?cè)O(shè)施提高效率 15-30%。
[0012]5、當(dāng)用于改造甲醇、柴油等碳?xì)浠衔锩裼迷罹咧茪鋾r(shí)，可在燃料中添加20-50%的水參加制氫燃燒，可以比現(xiàn)有的甲醇灶、柴油灶節(jié)能20-40%，也可以用于天然氣、液化石油氣民用燃?xì)庠罹叩母脑旄镄拢蓪?shí)現(xiàn)節(jié)能15-30%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明:
[0014]圖1是本發(fā)明一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其節(jié)能制氫系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的組合電弧放電等離子體催化器的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的水分蒸發(fā)、催化器的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1所示:本發(fā)明所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，是由水箱(1)、水量控制器(2)、水分蒸發(fā)催化器(3)、溫度傳感器(4)、智能控制器(5)、高頻高壓電源(6)、組合電弧放電等離子體催化器(7)構(gòu)成。其特征是:水箱(1)用硅膠管連接水量控制器(2)，水量控制器(2)用硅膠管連接水分蒸發(fā)催化器(3)，在水分蒸發(fā)催化器(3)上安裝著溫度傳感器(4)，智能控制器(5)連接著高頻高壓電源(6)、水量控制器(2)和溫度傳感器(4)，水分蒸發(fā)催化器(3)用硅膠管連接著組合電弧放電等離子體催化器(7)，高頻高壓電源(6)連接著組合電弧放電等離子體催化器(7)。
[0018]圖2所示:本發(fā)明所述的組合電弧放電等離子體催化器，是由耐高溫塑料殼體
(8)、電弧放電電極(9)、耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)、電極散熱器(11)、進(jìn)氣孔(12)、導(dǎo)氣孔(13)、導(dǎo)氣室(14)、氫氣出口(15)、氧氣出口(16)構(gòu)成。其特征是:在耐高溫塑料殼體(8)的對(duì)應(yīng)兩側(cè)安裝著耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)、在耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)上安裝著電弧放電電極(9)，在電弧放電電極(9)上安裝著電極散熱器(11)，在耐高溫塑料殼體(8)內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣孔(12)、導(dǎo)氣孔(13)、導(dǎo)氣室(14)，在耐高溫塑料殼體(8)的另一端設(shè)有氫氣出口(15)、氧氣出口(16)。
[0019]圖3所示:本發(fā)明所述制氫系統(tǒng)的水分蒸發(fā)催化器(3)，是由水分蒸發(fā)室(3a)和安裝著鎳、錳鐵氧體催化劑(17)的化學(xué)催化室(3b)構(gòu)成，中間用多孔的不銹鋼板隔離，整體的水分蒸發(fā)、催化器(3)用不銹鋼板制造，在水分蒸發(fā)室的下方設(shè)有進(jìn)水孔(18)，在催化室的上方設(shè)出氣孔(19)。 [0020]本實(shí)發(fā)明的工作情況是這樣的:以用于汽車、機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)制氫為例；此時(shí)水分蒸發(fā)催化器直接套裝安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱加熱水分子，使用要點(diǎn)是水分蒸發(fā)催化器要和各車型的排氣管直徑相配合安裝。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到正常溫度、即水分蒸發(fā)催化器(3)的溫度底于105攝氏度時(shí)，溫度傳感器(4)不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常溫度、水分蒸發(fā)催化器(3)的溫度達(dá)到或者超過105攝氏度時(shí)，溫度傳感器
(4)向智能中央處理器(5)發(fā)出信號(hào)，智能中央處理器(5)開始工作并且控制水量控制器
(2)、高頻高壓電源(6)、組合電弧放電等離子體催化器(7)工作。水箱里的水在水量控制器(2)的控制下流向水分蒸發(fā)催化器(3)，在水分蒸發(fā)催化器(3)內(nèi)被加熱成蒸汽態(tài)、并被鎳、錳鐵氧體催化劑(17)化學(xué)催化成為部分氫氣和氧氣，然后再在組合電弧放電等離子體催化器(7)內(nèi)繼續(xù)分解、裂化氫氣、氧氣、氫離子、氧離子，經(jīng)導(dǎo)氣室(14)從氫氣出口(15)、氧氣出口(16)輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸參與燃燒做工，實(shí)現(xiàn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排指標(biāo)的目的。
[0021]當(dāng)用于改造民用鍋爐或者工業(yè)鍋爐自動(dòng)制氫、改造甲醇和柴油等碳?xì)浠衔锩裼迷罹咧茪浜陀糜诩淄?、甲醇、汽油、柴油等碳?xì)浠衔镏茪鋾r(shí)，只需把氫氣、氧氣、氫離子、氧離子送入相應(yīng)灶具或設(shè)備進(jìn)行燃燒或者進(jìn)一步將氫氣、氧氣提純既可。
[0022]本發(fā)明的一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，綜合了熱等離子體和冷等離子體的優(yōu)點(diǎn)，電子密度大、氣體處理量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作性強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)化率高，是一種小功率組合電弧放電等離子體解水制氫系統(tǒng)，其工作效率要比同軸式、平板介質(zhì)阻擋放電式等離子體高，而且體積更小，有利于安裝使用。更由于采用了多組組合電極，可以使用較小功率的高頻高壓電源，提高了設(shè)備的安全性和實(shí)用性，降低了制造成本。
[0023]本發(fā)明的一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，可結(jié)合實(shí)際用途來確定系統(tǒng)設(shè)備的輸出功率，當(dāng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)制氫時(shí)，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量來確定設(shè)備的輸出功率，例如:1.6升的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可配套設(shè)備的輸出功率為50-80瓦特。當(dāng)用于改造甲醇和柴油等碳?xì)浠衔锩裼迷罹咧茪鋾r(shí)，可使用輸出功率為50-180瓦特的設(shè)備。當(dāng)用于改造民用或者工業(yè)鍋爐時(shí)可使用80-500瓦特的設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法:是在水分蒸發(fā)、催化器內(nèi)設(shè)計(jì)有水分蒸發(fā)室和安裝著鎳、錳鐵氧體顆粒為催化劑的催化室，把液態(tài)水加熱為蒸汽態(tài)、經(jīng)過鎳、錳鐵氧體為催化劑的催化后，在組合電弧放電等離子體催化器內(nèi)迅速裂化、分解成為氫氣分子、氧氣分子和氫離子、氧離子，所述制氫系統(tǒng)是由水箱、水量控制器、水分蒸發(fā)催化器、溫度傳感器、智能中央處理器、高頻高壓電源和組合電弧放電等離子體催化器構(gòu)成，其特征是:水箱用硅膠管連接著水量控制器、水量控制器用硅膠管連接著水分蒸發(fā)器催化器、水分蒸發(fā)催化器用硅膠管連接組合電弧放電等離子體催化器，智能中央處理器連接著高頻高壓電源和溫度傳感器、高頻高壓電源連接著組合電弧放電等離子體催化器，溫度傳感器安裝在在水分蒸發(fā)催化器上，水分蒸發(fā)催化器內(nèi)設(shè)有水分蒸發(fā)室和催化室，在催化室內(nèi)設(shè)有顆粒狀鎳、錳鐵氧體催化劑。在水箱中的水中添加有1-10%親水分子的化學(xué)添加劑，它們是10-90%比例的甲醇和二甲醚。
2.一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，所述制氫系統(tǒng)的組合電弧放電等離子體催化器，是由至少2對(duì)以上滑動(dòng)弧放電電極、耐高溫絕緣外殼、耐高溫絕緣(陶瓷)支架、進(jìn)氣孔、出氣孔構(gòu)成，滑動(dòng)弧放電電極成對(duì)依次同一水平線排列安裝在絕緣(陶瓷)支架上，每對(duì)滑動(dòng)弧放電電極依次成對(duì)連接著高壓電源的高壓輸出端。
3.如權(quán)利要求1和2所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，所述組合電弧放電等離子體催化器，是由耐高溫塑料殼體(8)、電弧放電電極(9)、耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)、電極散熱器(11)、進(jìn)氣孔(12)、導(dǎo)氣孔(13)、導(dǎo)氣室(14)、氫氣出口(15)、氧氣出口(16)構(gòu)成，其特征是在耐高溫塑料殼體(8)的對(duì)應(yīng)兩側(cè)安裝著耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)、在耐高溫絕緣(陶瓷)支架(10)上安裝著電弧放電電極(9)，在電弧放電電極(9)上安裝著電極散熱器(11)，在耐高溫塑料殼體(8)上設(shè)有進(jìn)氣孔(12)、導(dǎo)氣孔 (13)、導(dǎo)氣室(14)，在耐高溫塑料殼體(8)的另一端設(shè)有氫氣出口(15)、氧氣出口(16)。
4.如權(quán)利要求1和2所述一種組合電弧放電等離子體解水制氫方法及其制氫系統(tǒng)，所述制氫系統(tǒng)的水分蒸發(fā)催化器(3)，是由水分蒸發(fā)室(3a)和安裝著鎳、錳鐵氧體催化劑(17)的化學(xué)催化室(3b)構(gòu)成，中間用多孔的不銹鋼板隔離，整體的水分蒸發(fā)催化器(3)用不銹鋼板制造，在水分蒸發(fā)室的下方設(shè)有進(jìn)水孔(18)，在催化室的上方設(shè)有出氣孔(19)。
【文檔編號(hào)】C01B3/04GK103539067SQ201310339685
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】路運(yùn)龍 申請(qǐng)人:路運(yùn)龍