一種等離子體重整生物油制氫方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種等離子體重整生物油制氫方法，將生物油與水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通過霧化后切向引入包括中心電極、聚四氟乙烯層、外電極、圓筒外壁、進料口及出氣口的等離子體發(fā)生器；對等離子體發(fā)生器內(nèi)的電極施以高電壓，產(chǎn)生非熱電弧等離子體，等離子體誘發(fā)生物油發(fā)生重整化學反應，產(chǎn)生富氫氣。本發(fā)明的主要部件是金屬和絕緣材料，設(shè)備投入少，制氫成本低，并具有可控性強、原料的適應性強、原料利用率高、裝置生產(chǎn)規(guī)模可大可小等優(yōu)點。如果考慮炭黑的價值，本發(fā)明是包括風能制氫，水電解制氫、生物法制氫、天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化制氫在內(nèi)的幾種制氫方法中成本最低的方法。
【專利說明】一種等離子體重整生物油制氫方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制氫技術(shù)，特別是涉及一種等離子體重整生物油制氫方法。

【背景技術(shù)】
[0002]為了解決日益嚴重的能源危機與溫室效應問題，世界各地的科學家們無不積極地尋求各種再生能源及新的潔凈能源。氫氣的熱值142.35kJ/g，是汽油的近3倍，氫和氧燃燒只生成水，因此氫能被認為是取代礦物燃料的理想能源。許多國家正在加快開發(fā)利用氫能源的步伐，如我國也已把“氫能的規(guī)模制備、儲運及燃料電池相關(guān)的基礎(chǔ)研宄”列為重點基礎(chǔ)研宄發(fā)展規(guī)劃項目。傳統(tǒng)的氫氣制取主要電解法是和化石燃料催化重整法。而電解法的原料雖可再生，但耗電量驚人?；剂洗呋卣ㄏ牡氖鞘?、煤、天然氣等無法再生的能源，碳氫化合物的雜質(zhì)和高溫下碳的沉積會使催化劑失活，從而影響轉(zhuǎn)換制氫，整個系統(tǒng)被加熱到反應溫度需要一定的時間，所以采用催化制氫不容易實現(xiàn)隨時靈活地關(guān)啟。因此，開發(fā)新穎的利用可再生資源制氫技術(shù)正在成為能源技術(shù)開發(fā)的新熱點。
[0003]生物油作為一種可再生資源，是指在隔絕氧氣的條件下，通過快速加熱的方式使組成生物質(zhì)的高分子聚合物裂解成低分子有機物蒸汽，并通過驟冷凝結(jié)成液體，它具有原料來源廣泛、可再生、便于運輸、能量密度較高等特點，是一種潛在的液體燃料、化工原料和制氫原料。一個正在發(fā)展、不斷完善的新方法一等離子體重整生物油制氫可以解決或避免傳統(tǒng)方法遇到的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種等離子體重整生物油制氫方法。
[0005]本發(fā)明為達到以上目的，是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]提供一種等離子體重整生物油制氫方法:1)將生物油與水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通過霧化后引入等離子體發(fā)生器；2)對等離子體發(fā)生器內(nèi)的電極施以高電壓，中心電極與外電極在高壓電作用下，中心電極尖端與外電極最窄處產(chǎn)生擊穿電弧，其在旋流的生物油水溶液噴霧推動下邊高速旋轉(zhuǎn)橫掃電極間區(qū)域邊向發(fā)生器下游移動，直至電弧過長淬滅，上述過程不斷循環(huán)，產(chǎn)生非熱電弧等離子體，等離子體誘發(fā)生物油發(fā)生重整化學反應，產(chǎn)生富氫混合氣。
[0007]所述的等離子體發(fā)生器，包括中心電極、聚四氟乙烯層、外電極、圓筒外壁、進料口及出氣口 ；發(fā)生器的中心電極、聚四氟乙烯層、外電極、圓筒外壁及出氣口軸線均位于圓筒外壁軸線上，其中中心電極為一帶有尖端的銅棒，外電極為一銅縮放噴管，圓筒外壁為不銹鋼管；中心電極與外電極通過聚四氟乙烯層隔開，兩電極之間最窄距離0.5-5mm ;生物油水溶液通過固定在圓筒外壁上的進料口切向進入等離子體發(fā)生器。
[0008]等離子體重整生物油的主要氣態(tài)產(chǎn)物為H2、CO、C02、CH4、C2H2X2H4X2Hf^P C 3H8。少量的液態(tài)產(chǎn)物和碳黑也會在重整過程中產(chǎn)生，主要包括HCOOH、CH3COOH、CH3CHO、CH3COCHdPCo
[0009]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，可有效的進行等離子體重整可再生原料生物油制取富氫氣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖1中:1中心電極，2聚四氟乙烯層，3外電極，4圓筒外壁，5進料口，6出氣口。

【具體實施方式】
[0012]實施例
[0013]如附圖1所示，本發(fā)明包括中心電極1、聚四氟乙烯層2、外電極3、圓筒外壁4、進料口 5及出氣口 6 ;裝置的中心電極1、聚四氟乙烯層2、外電極3、圓筒外壁4及出氣口 6軸線均位于圓筒外壁3軸線上，其中中心電極I為一帶有尖端的銅棒(直徑8mm)，外電極3為一銅縮放噴管(長106mm，喉部直徑1mm)，圓筒外壁為不銹鋼管(直徑48mm，長230mm);中心電極I與外電極3通過聚四氟乙烯層2隔開，兩電極之間最窄距離1mm。
[0014]以苯酚作為生物油模擬物，I)將水碳比1.U0.15g/s流量的苯酚水溶液霧化后通過進料口 5引入等離子體發(fā)生器；2)對等離子體發(fā)生器內(nèi)的電極施以6kV交流高壓電，中心電極與外電極在高電壓作用下，中心電極I尖端與外電極3最窄處產(chǎn)生擊穿電弧，其在旋流的苯酚溶液噴霧推動下邊高速旋轉(zhuǎn)橫掃電極間區(qū)域邊向發(fā)生器下游移動，直至電弧過長淬滅，上述過程不斷循環(huán)，產(chǎn)生非熱電弧等離子體，等離子體誘發(fā)苯酚發(fā)生重整化學反應，產(chǎn)生富氫混合氣由出氣口 6排出，主要產(chǎn)物包括H2、CO、0)2和CH4，氫氣體積含量達到35%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體重整生物油制氫方法，其特征在于該方法的步驟如下:將生物油與水混合形成生物油水溶液，生物油水溶液通過霧化后引入等離子體發(fā)生器；對等離子體發(fā)生器內(nèi)的電極施以高電壓，中心電極與外電極在高壓電作用下，中心電極尖端與外電極最窄處產(chǎn)生擊穿電弧，其在旋流的生物油水溶液噴霧推動下邊高速旋轉(zhuǎn)橫掃電極間區(qū)域邊向發(fā)生器下游移動，直至電弧過長淬滅，上述過程不斷循環(huán)，產(chǎn)生非熱電弧等離子體，等離子體誘發(fā)生物油發(fā)生重整化學反應，產(chǎn)生富氫混合氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體重整生物油制氫方法，其特征在于所述的等離子體發(fā)生器，包括中心電極、聚四氟乙烯層、外電極、圓筒外壁、進料口及出氣口 ；發(fā)生器的中心電極、聚四氟乙烯層、外電極、圓筒外壁及出氣口軸線均位于圓筒外壁軸線上，其中中心電極為一帶有尖端的銅棒，外電極為一銅縮放噴管，圓筒外壁為不銹鋼管；中心電極與外電極通過聚四氟乙稀層隔開，兩電極之間最窄距離0.5-5mm ;生物油水溶液通過固定在圓筒外壁上的進料口切向進入等離子體發(fā)生器。
【文檔編號】C01B3/32GK104477847SQ201410778979
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】杜長明 申請人:中山大學