[发明专利]将液氨分解为氮气和氢气的装置

权利要求书

1、一种将液氨分解为其组成成分氮气和氢气的装置，其特征在于，所述装置包括三个级联反应器(Ar，Br和Cr)，前两个反应器(Ar，Br)执行氨的热催化分解，第三个反应器(Cr)是一个微波谐振器，即一个微波电磁谐振反应器。

2、根据上述权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一个吸收净化装置(Dr)，用以从微波谐振器散逸的气体束流在供至使用者之前，俘获其中残留的任何NH₃。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一反应器(Ar)包括一个外壳(10)，其限定出一个大致呈圆柱形的内部空腔，该内部空腔中由外向内地设有：一沿切向的绝缘扩散器(6)，一中空圆柱状中心体(4)和一个从内部加热该中心体(4)的铠装电阻(5)。

4、根据上述权利要求所述的装置，其特征在于，所述绝缘扩散器(6)是一个陶瓷材料的涡旋扩散器，其上有多个供裂解气体束流进入的切向注入孔(6a)。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述中空的中心体(4)的横截面为多边形且纵截面为波纹状，表面设有一系列尖端向外的锥状突出，以与进行裂解反应的氨束流接触。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第二反应器(Br)包括：一个外壳(13)；一个外接来自第一反应器Ar的输出端的连接管道的中心导管(11)；以及多个重叠的催化隔环(16)，同轴地设置在所述中心导管(11)的周围。

7、根据上述权利要求所述的装置，其特征在于，所述的催化隔环(16)沿径向接触到从中心导管(11)轴向输出的气体束流，且该催化隔环由设置于该中心导管(11)内和设置于该反应器外壳上的加热装置进行内外加热。

8、根据上述权利要求所述的装置，其特征在于，所述的加热装置包括：一个设于该中心导管(11)内部的中空圆柱形缸体(17)，该圆柱形缸体由一个铠装电阻(18)从内部加热；以及位于外壳(13)上的带状电阻。

9、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的每个催化隔环(16)由15％至55％、更佳为30％的氧化钴CoO，以及45％至85％、更佳为70％的氧化铬Cr₂O₃的复合物覆盖于一不锈钢网上构成。

10、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的微波谐振器设有一个导管(22)，在导管横断方向上设有一个发射器(24)，进行裂解反应的气体束流纵向通过该微波谐振器。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的导管(22)内设有金属丝(f_i-n)，该金属丝为电加热并且通过陶瓷支柱(K)与金属结构绝缘。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的金属丝(f_i-n)带有高静电势，用以将尚未裂解的NH₃分子吸引到该金属丝的周围并且使之电离。

13、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的金属丝(f_i-n)沿着与所述导管(22)的纵轴平行的方向排列，数量在4至400根之间，最佳为25至64根之间，该金属丝的间距(p)取决于微波的波长(λ)。

14、根据权利要求3、8和11所述的装置，其特征在于，所述的谐振器的金属丝和加热体(4、17)由热催化烧结合金制成，由30％至65％、更佳为50％的钨，15％至40％、更佳为35％的铁，3％至12％、更佳为6％的钴，4％至10％、更佳为5％的银，以及2％至8％、更佳为4％的钼构成。

15、根据权利要求14所述的装置，其特征在于，在所述的三个分解级中使用的烧结合金的工作温度为250℃至950℃之间，较佳为350℃至850℃之间，更佳为550℃至650℃之间，最佳为600℃。

16、根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的谐振器内的金属丝通过陶瓷支柱(K)与谐振器的末端板绝缘。