[发明专利]等离子体重组器以及具有此等离子体重组器的内燃机系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种燃料重组装置，且特别是有关于一种等离子体重组器以及具有此等离子体重组器的内燃机系统。

背景技术

随着工业的进步，传统能源如煤、石油及天然气的消耗量持续升高，由于天然能源的存量有限，因此必须研发新的替代能源以取代传统能源，而燃料电池便是一种重要且具实用价值的选择。

简单来说，燃料电池透过氧化还原反应来产生电力，相较于其它发电方式有洁净以及高效率的优点，而基本上，燃料电池以氢气作为燃料而以氧气作为氧化剂。同时，电力的产生跟反应物的消耗是成正比的。

目前业界常用得到氢气的方法，例如使用碳氢燃料(如天然气、液化石油气LPG、汽油、柴油或其它各式燃料油等)经过多步骤过程(包括初始重组步骤以及后续数个纯化步骤)以产生氢气。最常用的碳氢燃料重组方式为蒸汽重组(SR)、自热合重组(ATR)、以及部份氧化法(POX)。而纯化方式则为脱硫、高/低温水移反应、选择性一氧化碳氧化或选择性的一氧化碳甲醇化步骤。另外，还有利用“氢”选择性优良的薄膜反应器或过滤器以产生氢气的方法，但是此种方法的技术不成熟，再加上昂贵的成本使得此方法在应用上仍不普遍。

燃料电池的应用受阻的主要因素在于氢气供应的基础设施不够普遍完备。再加上由于氢气有相对较低的体积能量密度，因此相较于碳氢燃料，氢气就显得不易储存与运送。解决上述问题的其中一个方法是建立分布式重组器转化碳氢燃料成为富氢气体提供燃料电池使用。

一般传统型的重组器必须依据燃料的种类选定特殊的触媒以利反应进行。由于触媒易受燃料中各种硫化物或积碳覆盖而有毒化或失活等缺点，因此必须定期更换触媒而导致增加成本。

由于等离子体可以取代触媒促进反应的进行，因此近年来直流等离子体燃料重组器已经受到关注。在现有的直流等离子体燃料重组器中，在低电压、大电流的条件下形成直流电弧等离子体，电极容易受到侵蚀或熔化，而产生电极寿命降低等问题。为了解决上述问题，而提出种种解决方案，例如采用冷却水或是特殊电极材料以提高电极的使用寿命，或者利用稍微提高气压的方法来增加气体放电气氛中的阻抗，试图以此方法降低电流提高电压的方式来保护电极。然而，传统的直流等离子体燃料重组器因为有较大能量损失的因素，所以电功率需求往往比真实需求来的大，电源供应器输出至少都是千瓦级以上。因此这些方法仍无法有效解决电极寿命降低的问题。

发明内容

本发明提供一种等离子体重组器，以高电压、低电流的输出方式降低等离子体功率并延长电极材料使用寿命，达成更好的富氢气体重组效果。。

本发明提供一种具有等离子体重组器的内燃机系统，提升内燃机的燃烧效率、降低空气污染。

本发明提出一种等离子体重组器，包括第一电极、第二电极、绝缘构件、雾化分配器与电源供应器。第二电极与第一电极之间形成有可放电间隙。绝缘构件设置于第一电极与第二电极之间，以隔离第一电极与第二电极，且在绝缘构件与第一电极、第二电极之间形成涡漩气体流道，其中第二电极穿过绝缘构件。雾化分配器设置于第一电极及/或第二电极上。电源供应器连接至第一电极与第二电极。

在本发明的一实施例中，上述的第一电极包括中空圆盘状的导电体、在圆周方向呈对称形状的中空管状的导电体或在圆周方向呈周期性对称的中空管状的导电体。

在本发明的一实施例中，上述的第一电极包括中空圆盘状的导电体或在圆周方向呈对称形状的中空管状的导电体。

在本发明的一实施例中，上述的第一电极包括中空圆柱管状的导电体、渐缩或渐开型喇叭管状的导电体或内表面具有波浪状起伏的中空管状的导电体。

在本发明的一实施例中，上述的雾化分配器为将第一电极及/或第二电极本身经过机械细孔加工而形成。

在本发明的一实施例中，等离子体重组器还包括耐热构件，此耐热构件设置于第一电极上。

在本发明的一实施例中，上述的第二电极包括中空管状的导电体、实心圆柱状的导电体、在圆周方向呈对称形状的网目状或轴向针状数组的导电体或在圆周方向呈周期性对称的网目状或轴向针状数组的导电体。

在本发明的一实施例中，上述的第二电极包括圆环状的导电体、圆锥状的导电体、螺旋状的导电体或弹簧状的导电体。

在本发明的一实施例中，上述的第二电极包括第二电极基座与第二电极延伸部。第二电极延伸部连接第二电极基座，并延伸至第一电极内。

在本发明的一实施例中，上述的第二电极延伸部包括圆环状的导电体、圆锥状的导电体、螺旋状的导电体、弹簧状的导电体。