[发明专利]利用高电压产生气体等离子放电基本单元及反应器

说明书

[技术领域]

本发明涉及利用高电压产生气体等离子放电基本单元及分容式等离子体反应器。这种分容式等离子体反应器可以用于如汽车尾气、烟道气、大气、室内空气、各种工业排气的气体净化、也可以用于臭氧制备。

[背景技术]

等离子体反应器按电极结构来分，有（1）同轴圆心型（如图1）；（2）面-面型（如图2）；（3）针-面型（如图3）；（4）针-针型（如图4）。这4种等离子体反应器在电极之间只有放电气体（如图4）。如果电极之间加有介质阻挡，则有（5）同轴圆心介质阻挡型（如图5）；（6）管状介质阻挡填充型（如图6）；（7）面-面介质阻挡型（如图7）；（8）沿面介质阻挡型（如图8）。

图1-4中，等离子体反应器的两电极之间只有气体，当高电压加到两电极时，会在两电极的气体中形成放电空间。由于这个放电空间没有能有效阻挡放电，这种形式的等离子体反应器会产生火花放电不均匀放电问题。不均匀放电会导致等离子体反应器处理效果的恶化。在两电极之间加入介质阻挡会改善不均匀放电。但介质阻挡是如金属氧化物、玻璃、橡胶、塑料等绝缘性物质。这些物质有的不耐高温，有的没有耐机械冲击性。因此，即使在两电极之间加入介质阻挡会改善不均匀放电，但这种形式的等离子体反应器在使用上有限制。于是，需要一种能既能产生均匀、又能耐高温和很好的机械冲击性的等离子体反应器。

[发明内容]

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的分容式等离子体反应器提供一种利用高电压来产生气体等离子体放电的反应器。

一种利用高电压产生气体等离子放电基本单元，包括电容器、电极和金属导线；所述电极有两个，两个电极平行设置，它们之间构成放电空间，放电空间至少有一个气体出口和至少一个气体进口；电容器有至少一个；两个电极中，至少有一个电极通过金属导线连接电容器的一个极板，电容器的另一个极板作为基本单元的电源输入端。

所述电容器有两个，两个电容器的一个极板分别通过金属导线连接两个电极。所述两个电极的形状是圆筒型、平板型或球型。所述两个电极的材质是铁、铜、银、金、铂、铝、钛、镁、锰、铅、锡、石墨、不锈钢、铜合金或铝合金。两个电极之间的距离是0.1毫米～50厘米。所述两个电极中至少有一个电极的气体接触面的部分或全部被绝缘膜或板覆盖；该绝缘膜或板的材质是金属氧化物、无机材料、有机材料，或前述三种材质的复合物。该绝缘膜或板形状为致密性膜或板、或多孔性膜或板、或前述二种形状的复合物。所述金属氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化锆、氧化铬、氧化镍或氧化镁；无机材料包括氧化硅或玻璃；有机材料包括塑料或橡胶)。

一种采用上述基本单元的分容式等离子体反应器,包括高压电源、等离子体反应器腔体和至少2个基本单元；各个基本单元在等离子体反应器腔体内；各个基本单元的电源输入端与高压电源连接。

所述等离子体反应器腔体分有相互独立的多个，各个基本单元的电容器的电容器位于一个腔体内，各个基本单元的电极位于一个腔体内。

所述各个基本单元的连接方式是下面方式的任一种：

1）相邻的两个基本单元并联在一起，各个基本单元的两个电极之间构成独立的放电空间；

2）相邻的两个基本单元中，一个基本单元的一个电极与另一个基本单元的一个电极之间构成放电空间。

本技术方案的原理是，本反应器将介质阻挡放电反应器的介质从两电极中移出到两电极外，从而达到介质和电极的分离使用。电极和介质可以在不同的使用条件下工作，这样就得到既能产生均匀、又能耐高温和很好的机械冲击性的等离子体反应器。

[附图说明]

图1～图8是现有技术中的不同结构的等离子体反应器的放电基本单元，其中：图1是同轴圆心型；图2是面-面型；图3是针-面型；图4是针-针型；图5是同轴圆心介质阻挡型；图6是管状介质阻挡填充型；图7是面-面介质阻挡型；图8是沿面介质阻挡型。

图9甲、图9乙为基本单元示意图（图9甲为3根金属导线，一个电容器，二个电极和一个放电空间；图9乙为3根金属导线，二个电容器，二个电极和一个放电空间）。

图10为电容器和电极一体型分容式等离子体反应器示意图，电容器和电极的工作条件相同。

图11为电容器和电极分离型分容式等离子体反应器示意图，电容器和电极的工作条件可以不相同。

图14（A）显示金属铝电极的全部被致密氧化铝绝缘膜覆盖后的电极截面图。

图14（B）显示金属铝电极的全部被多孔氧化铝绝缘膜覆盖后的电极截面图。