[实用新型]超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备

说明书

技术领域

本实用新型属于超高压脉冲电场的应用技术，主要用于利用微藻生产生物柴油的产业中，对微藻进行中大规模的破壁处理，具体涉及一种超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备。

背景技术

随着生产柴油技术的研究发展，利用微藻生产生物柴油成为生物柴油研究的一个方向，要大规模地从微藻中提取生物柴油，首先需要解决微藻的细胞壁破壁技术问题，利用物理方法处理微藻具有绿色环保的优点。在现有技术中，公开了一种利用高速流体颗粒的强力碰撞，形成巨大机械作用力，完成破碎微藻细胞的厚壁，该技术要使微藻物料得到3倍以上的音速快速喷出，生产条件苛刻，制造成本高昂，难以进入大批量低成本生产。

实用新型内容

由于微藻的个体很小，一般在微米级，如果能在这个小个体上施加大于36伏/微米的电场强度，即产生360kV/cm的电位梯度，就可使微藻的细胞膜通透性增加，让细胞膜穿孔，达到破壁之目的。为解决现有技术中，利用高速流体颗粒的强力碰撞，破碎微藻细胞壁，生产条件苛刻，制造成本高昂的问题，本实用新型提供一种超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，其实施方案如下：

超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，该生物柴油制取设备由变压器、倍压电路、旋转式超高压脉冲开关和同轴式流体处理空腔构成；变压器次级线圈与倍压电路、旋转式超高压脉冲开关、同轴式流体处理空腔相互串联连接；

所述倍压电路采用若干级积木式倍压单元串联叠合连接而成，每级倍压单元由主、副电容器组，和主、副二极管组，连接而成，其中主、副电容器组，均由多个电容器串联连接而成，主、副二极管组，均由多个二极管串联连接而成，主电容器组的尾端与主二极管组的阳极连接，主二极管组的阴极与副电容器组的首端连接；副二极管组的阴极与主二极管组的阳极连接，副二极管组的阴极与副电容器组的尾端连接；

相邻的两级倍压单元，后一级倍压单元的主电容器组的首端与前一级倍压单元的主电容器组的尾端连接，后一级倍压单元的副电容器组的首端与前一级倍压单元的副电容器组的尾端连接；

初级倍压单元的主电容器组的首端与变压器次级线圈的高端连接，初级倍压单元的副电容器组的首端与变压器次级线圈的低端连接并接地；

末级倍压单元的副电容器组的尾端与绝缘箱体中设置的底部尖端导体连接；

绝缘箱体内有旋转式超高压脉冲开关，所述超高压脉冲开关包括由减速电动机带动旋转的转轴上的中部尖端导体，绝缘箱体上下相应位置装有静止的底部尖端导体和顶部尖端导体，中部尖端导体与底部尖端导体和顶部尖端导体之间有击穿间隙；

所述同轴式流体处理空腔包括中空的流体腔，流体腔有进水管和出水管，导电棒沿轴向穿入流体腔中，导电棒与流体腔接触部位之间有绝缘轴密封，位于流体腔中部的导电棒上有直径大于导电棒直径的圆轴状的放电头，绝缘轴密封延伸至放电头处，流体腔在靠近放电头处具有呈圆筒状的放电外壳，放电头与放电外壳之间具有放电间隙，导电棒与绝缘箱体中设置的顶部尖端导体连接，流体腔与变压器次级线圈的低端联接。

使用时通过水泵使含有微藻的流体从流体腔进水管中通入，并使其从出水管处排出，当流体经过放电头与放电外壳之间的放电间隙时，间歇瞬间输出的超高压脉冲电场就对流体进行微藻破壁处理，通过本实用新型破壁设备可以将微藻破壁，使微藻内富含脂肪的生物活性物质释放出来，从而从中提取出生物柴油。

本实用新型一种采用串级式发生器(8-30级倍压)和旋转法方便获取所需的大功率的超高压脉冲，该脉冲因采用旋转法获得，具有超高压(200KV-1000KV)、大功率(5KW-500KW)、脉冲前沿陡峭、脉冲频率低(0.1Hz-30Hz)和作用时间极短的特点，爆炸效应使微藻细胞膜一次性穿孔，破壁了之。

本实用新型工作原理是：变压器先产生一个中压，再由100-100000个电容器组和二极管组，将该中压进一步升高并存储电荷。电容器采用低价位的国产电容器串联而成，从而大幅度地降低了制作成本。本实用新型所产生的脉冲电场因脉冲前沿陡峭，爆炸效应好，击穿能力强，脉冲电场放电时间短，能耗低。