專利名稱：一種等離子體重整制備富氫氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氫氣制備技術(shù)，具體是指一種等離子體重整制備富氫氣的裝置。
背景技術(shù)：
目前，在氫氣制備技術(shù)中比較成熟的是甲醇重整制氫技術(shù)。甲醇重整制氫技術(shù)有兩種，一種是甲醇水蒸氣重整法，另一種是甲醇部分氧化重整法。陳兵等在《天然氣化工》2000，25(2)1～3發(fā)表的“甲醇水蒸氣重整反應(yīng)制氫的研究”中認(rèn)為它是一個(gè)較強(qiáng)的吸熱反應(yīng)，在催化劑存在的條件下，反應(yīng)溫度為260～500℃，壓力1～1.5Mpa，帶來的問題是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻。張新榮等在《電池》2002.Vol.32，No2.107～109發(fā)表的“甲醇水蒸汽重整制氫的研究進(jìn)展”和亓愛篤等在《石油與天然氣化工》1999，Vol28.(2)82～85發(fā)表的“甲醇水蒸氣、氧氣重整制氫研究進(jìn)展——質(zhì)子交換膜燃料電池氫源的開發(fā)”中認(rèn)為甲醇部分氧化重整在選擇合適的催化劑條件下，反應(yīng)壓力為0.3MPa，反應(yīng)溫度為500℃時(shí)，氫氣的含量為50～70％。該方法同樣是能耗高，反應(yīng)條件苛刻，生產(chǎn)裝置龐大。另外，肖建民在《世界科技研究與發(fā)展》2000，19(1)82～86發(fā)表了一篇題為“論氫能源和氫能源系統(tǒng)”指出電解水制氫工藝過程簡(jiǎn)單，無污染，但電解水制氫能耗高，電能利用效率只有75～85％，一般每立方米氫氣電耗為4.5～5.5kW.h。因此也難于形成大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種等離子體重整制備富氫氣的裝置，這種裝置能耗低，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便、可作為移動(dòng)氫源設(shè)備的裝置。
本實(shí)用新型的目的通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種等離子體重整制備富氫氣的裝置，其特征在于它是由等離子體重整器和冷凝器所組成，所述等離子體重整器由陰極、陰極套管、陽極、兩極隔板、兩極隔膜、冷凝器、冷凝液回流管組成；它們的連接關(guān)系及相對(duì)位置如下兩極隔板和兩極隔膜分別安裝于等離子體重整器的頂部與底部，并相互對(duì)接，將等離子體重整器分隔成陽極室和陰極室兩部分；陽極室內(nèi)壁附著有絕緣層；等離子體重整器的底部開有排空口，下半部開有原料進(jìn)口，陽極室的頂部開有陽極氣體出口，陰極室頂部開有陰極氣體出口，并與冷凝器相連接；陽極安裝于陽極室的頂部，伸入到陽極室中；陰極安裝于陰極室頂部中心的陰極套管內(nèi)，陰極面積通過陰極伸出套管的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)，陰、陽電極的電極面積之比的范圍為1∶1.25～20；冷凝液回流管安裝于冷凝器的底部，與原料進(jìn)口相連；冷凝器頂部開有富氫氣出口，下部和上部分別開有冷卻水進(jìn)口和出口。
所述陽極材料為不銹鋼，形狀為棒狀或網(wǎng)狀；陰極材料為鎢、鎢鈰合金、鉑合金；形狀為棒狀。所述兩極隔板材料為石英或絕緣陶瓷；兩極隔膜為石棉電解隔膜；陰極套管材料為石英或絕緣陶瓷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果1、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、方便移動(dòng)，用途廣泛，可作為車載氫源，為燃料電池汽車提供氫源。也可以作為小型氫能發(fā)電機(jī)、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及其它氫使用場(chǎng)所提供一種新型氫源設(shè)備。
2、本實(shí)用新型在生產(chǎn)過程中能耗低，效率高。所制得的氫氣單位體積能耗僅為電解法理論能耗的三分之一。
3、按照本實(shí)用新型的裝置產(chǎn)生的氫氣含量達(dá)到95％以上，而甲醇部分氧化重整制氫僅得到50～70％的氫含量。


圖1為等離子體重整器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
通過如下實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，但本實(shí)用新型的實(shí)施例不僅限于此。
實(shí)施例1如圖1所示裝置，實(shí)現(xiàn)一種等離子體重整制備富氫氣的裝置是由等離子體重整器2和冷凝器6所組成，所述等離子體重整器2由陰極3、陰極套管11、陽極13、兩極隔板12、兩極隔膜15、冷凝器6、冷凝液回流管9組成；它們的連接關(guān)系及相對(duì)位置如下等離子體重整器2為圓柱形容器，兩極隔板12和兩極隔膜15均為環(huán)形，分別安裝于等離子體重整器2的頂部與底部，并相互對(duì)接，將等離子體重整器分隔成陽極室17和陰極室14兩部分；陰極室14位于中間，陽極室17位于外圍；陽極室17內(nèi)壁附著有絕緣層18；等離子體重整器2的底部開有排空口1，下半部開有原料進(jìn)口16，陽極室17的頂部開有陽極氣體出口10，陰極室14頂部開有陰極氣體出口4，并與冷凝器6相連接；陽極3安裝于陽極室17的頂部，伸入到陽極室中；陰極13安裝于陰極室14頂部中心的陰極套管11內(nèi)，陰極面積通過陰極伸出套管的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)，陰、陽電極的電極面積之比為1∶20；冷凝液回流管9安裝于冷凝器6的底部，與原料進(jìn)口16相連；冷凝器6頂部開有富氫氣出口7，下部和上部分別開有冷卻水進(jìn)口5和出口8。
所述陽極3材料為不銹鋼，形狀為網(wǎng)狀；陰極13材料為鎢，形狀為棒狀。所述兩極隔板12材料為石英；兩極隔膜15材料為石棉電解隔膜；陰極套管11材料為絕緣陶瓷。
采用上述裝置，利用低碳醇化合物和水按1∶0.05～1的體積比混合為溶液，調(diào)整溶液的電導(dǎo)率至0.05～2S.m-1，置于等離子體重整器中，在470～630V工作電壓下，產(chǎn)生輝光等離子體。利用輝光等離子體進(jìn)行原料分子重整，制備富氫氣體。
實(shí)施例2如附圖1所示，一種等離子體重整制備富氫氣的裝置由等離子體重整器2和冷凝器6所組成，等離子體重整器2除陽極形狀為棒狀，陰極材料為鎢鈰合金，陰、陽電極的電極面積之比調(diào)整為1∶1.25，兩極隔板材料為絕緣陶瓷以外，其它結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系均同實(shí)施例1。
實(shí)施例3如附圖1所示，一種等離子體重整制備富氫氣的裝置由等離子體重整器2和冷凝器6所組成，等離子體重整器2除陽極形狀為棒狀，陰、陽電極的電極面積之比調(diào)整為1∶5，兩極隔板材料為絕緣陶瓷以外，其它結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系均同實(shí)施例1。
實(shí)施例4接觸輝光等離子重整制備富氫氣如附圖1所示，一種等離子體重整制備富氫氣的裝置由等離子體重整器2和冷凝器6所組成，等離子體重整器2除陰極13材料為鉑合金，陰、陽電極的電極面積調(diào)整為1∶10，兩極隔板材料為絕緣陶瓷以外，其它結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系均同實(shí)施例1。
權(quán)利要求1.一種等離子體重整制備富氫氣的裝置，其特征在于它是由等離子體重整器(2)和冷凝器(6)所組成，所述等離子體重整器(2)由陰極(3)、陰極套管(11)、陽極(13)、兩極隔板(12)、兩極隔膜(15)、冷凝器(6)、冷凝液回流管(9)組成；它們的連接關(guān)系及相對(duì)位置如下兩極隔板(12)和兩極隔膜(15)分別安裝于等離子體重整器(2)的頂部與底部，并相互對(duì)接，將等離子體重整器分隔成陽極室(17)和陰極室(14)兩部分；陽極室(17)內(nèi)壁附著有絕緣層(18)；等離子體重整器(2)的底部開有排空口(1)，下半部開有原料進(jìn)口(16)，陽極室(17)的頂部開有陽極氣體出口(10)，陰極室(14)頂部開有陰極氣體出口(4)，并與冷凝器(6)相連接；陽極(3)安裝于陽極室(17)的頂部，伸入到陽極室中；陰極(13)安裝于陰極室(14)頂部中心的陰極套管(11)內(nèi)，陰極面積通過陰極伸出套管的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)；冷凝液回流管(9)安裝于冷凝器(6)的底部，與原料進(jìn)口(16)相連；冷凝器(6)頂部開有富氫氣出口(7)，下部和上部分別開有冷卻水進(jìn)口(5)和出口(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體重整制備富氫氣的裝置其特征在于所述陽極(3)材料為不銹鋼，形狀為棒狀或網(wǎng)狀；陰極(13)材料為鎢、鎢鈰合金、鉑合金；形狀為棒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種等離子體重整制備富氫氣的裝置其特征在于陰、陽電極的電極面積之比的范圍為1∶1.25～20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體重整制備富氫氣的裝置其特征在于所述兩極隔板(12)材料為石英或絕緣陶瓷；兩極隔膜(15)為石棉電解隔膜；陰極套管(11)材料為絕緣陶瓷。
專利摘要本實(shí)用新型涉及氫氣制備技術(shù)，具體是指一種等離子體重整制備富氫氣的裝置。該裝置由等離子體重整器和冷凝器所組成，等離子體重整器由陰極、陰極套管、陽極、兩極隔板、兩極隔膜、冷凝器、冷凝液回流管組成，由兩極隔板和兩極隔膜將重整器分隔成陽極室和陰極室兩部分。陽極材料為不銹鋼，形狀為棒狀或網(wǎng)狀；陰極材料為鎢、鎢鈰合金、鉑合金；形狀為棒狀；陰、陽電極的電極面積之比的范圍為1∶1.25～20。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、能耗低，可作為一種移動(dòng)氫源設(shè)備。
文檔編號(hào)C01B3/32GK2758232SQ20042010285
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者陳礪, 王紅林, 嚴(yán)宗誠 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)