CN104591085A - 一种微等离子体重整甲醇制氢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微等离子体重整甲醇制氢方法，将甲醇与水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液雾化后形成甲醇喷雾，甲醇喷雾通过进料口进入包括微等离子体反应器和高压电源的微等离子体装置；启动高压电源，微等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的甲醇喷雾击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的甲醇，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学重整反应，生成富氢合成气，富氢合成气可直接为便携燃料电池供氢。
Description
技术领域
本发明涉及制氢领域，特别是涉及一种微等离子体重整甲醇制氢方法。
背景技术
电池更新换代已经不能够跟上现代电子技术发展的速度。随着电子***在日常生活中的作用越来越重要，因此我们需要新型、高效、小巧的能源。便携式燃料电池是绝佳的电池替代品，因为它们的能量密度更高，操作成本更低，与燃烧***相比可以减少污染排放。尽管燃料电池有着这些优点，但是燃料电池还不能普及应用，是因为缺少一种可随时使用的氢气来源。与大规模发展氢气存储器相比，更为明智的方法是通过重整工艺转换碳氢化合物现场制氢。常用的重整***利用了催化剂，但是在便携式的情况下，这会有很多的限制，例如中毒，焦化，***，启动时间长以及损失过多。等离子体重整能够避免这些问题，并且碳氢化合物重整制氢被大量研究证明是可行的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种微等离子体重整甲醇制氢方法，该方法可为便携式燃料电池提供安全可靠的氢源。
本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：
提供一种微等离子体重整甲醇制氢方法，1)将甲醇与水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液雾化后形成甲醇喷雾，甲醇喷雾通过进料口进入微等离子体装置；2)启动与上电极和下电极相连的高压电源，微等离子体反应器开始工作；3)施加的高电压将电极之间的甲醇喷雾击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的甲醇，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学重整反应，生成富氢合成气，富氢合成气由出料口排出。
所述的微等离子体装置，包括微等离子体反应器及给微等离子体反应器供电的高压电源；微等离子体反应器包括进料口、石英容器、上电极、下电极、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反应接头、下反应接头、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、出料口；上电极和下电极通过高压电线与高压电源相连接，上电极和下电极同轴置于石英容器内，上电极和下电极形状和材料相同，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器通过上反应接头、下反应接头固定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反应接头通过上聚四氟乙烯法兰支撑，下反应接头通过下聚四氟乙烯法兰支撑；石英容器设置进料口和出料口，甲醇溶液通过进料口进入微等离子体反应器，在装置工作时，甲醇溶液将完全暴露在微弧微等离子体区域中。
微等离子体重整甲醇的主要气态产物为H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6和C3H8。少量的液态产物和碳黑也会在重整过程中产生，主要包括HCOOH、CH3COOH、CH3CHO、CH3COCH3和C。
本发明具有体积小，效率高，稳定性好，可靠性高和能量成本较低等优点，可有效的进行等离子体重整甲醇制氢，用于便携燃料电池供氢。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中：1微等离子体反应器，2高压电源，3进料口，4石英容器，5上电极，6下电极，7上聚四氟乙烯密封圈，8下聚四氟乙烯密封圈，9上反应接头，10，下反应接头，11上聚四氟乙烯法兰，12下聚四氟乙烯法兰，13出料口，14微弧微等离子体。
具体实施方式
实施例
如附图1所示，本发明的微等离子体装置包括微等离子体反应器1和高压电源2，微等离子体反应器1包括进料口3、石英容器4、上电极5、下电极6、上聚四氟乙烯密封圈7、下聚四氟乙烯密封圈8、上反应接头9、下反应接头10、上聚四氟乙烯法兰11、下聚四氟乙烯法兰12、出料口13。上电极5和下电极6通过高压电线与高压电源2相连接，上电极5和下电极6同轴置于石英容器4内，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器4通过上反应接头9、下反应接头10固定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈7和下聚四氟乙烯密封圈8；上反应接头9通过上聚四氟乙烯法兰7支撑，下反应接头10通过下聚四氟乙烯法兰8支撑；石英容器4设置进料口3和出料口13，甲醇溶液通过进料口3进入微等离子体反应器1，在装置工作时，甲醇溶液将完全暴露在微弧微等离子体14区域中。上电极5和下电极6为带有尖端的直径6mm、长12cm不锈钢棒，高压电源2输入电压为5kV。将甲醇与水混合形成甲醇水溶液，水碳比为0.43，流量为0.05g/s，氧碳比为0.18-0.55，雾化后形成甲醇喷雾，甲醇喷雾通过进料口进入微等离子体装置；2)启动与上电极和下电极相连的高压电源，调节电压到5kV，微等离子体反应器开始工作；3)施加的高电压5kV将电极之间的甲醇喷雾击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的甲醇，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学重整反应，甲醇等离子体重整主要产物包括H2、CO、CO2和CH4，而H2和CO的最高产速出现在氧碳比0.40，甲醇的转化率达到55％。
Claims (2)
1.一种微等离子体重整甲醇制氢方法，其特征在于该方法的步骤如下：将甲醇与水混合形成甲醇水溶液，甲醇溶液雾化后形成甲醇喷雾，甲醇喷雾通过进料口进入微等离子体装置；启动与上电极和下电极相连的高压电源，微等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的甲醇喷雾击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的甲醇，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学重整反应，生成富氢合成气，富氢合成气由出料口排出。
2.根据权利要求1所述的一种微等离子体重整甲醇制氢方法，其特征在于所述的微等离子体装置，包括微等离子体反应器及给微等离子体反应器供电的高压电源；微等离子体反应器包括进料口、石英容器、上电极、下电极、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反应接头、下反应接头、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、出料口；上电极和下电极通过高压电线与高压电源相连接，上电极和下电极同轴置于石英容器内，上电极和下电极形状和材料相同，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器通过上反应接头、下反应接头固定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反应接头通过上聚四氟乙烯法兰支撑，下反应接头通过下聚四氟乙烯法兰支撑；石英容器设置进料口和出料口，甲醇溶液通过进料口进入微等离子体反应器，在装置工作时，甲醇溶液将完全暴露在微弧微等离子体区域中。
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109896501A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种重整制氢装置及采用该装置制氢的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101723321A (zh) * | 2008-10-30 | 2010-06-09 | 王绪炀 | 一种氢气混合气供应装置 |
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2015
- 2015-01-08 CN CN201510021591.5A patent/CN104591085A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109896501A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种重整制氢装置及采用该装置制氢的方法 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20150506 |
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