[发明专利]一种催化微燃烧器

说明书

技术领域

本发明属于微动力系统技术领域，具体涉及将燃料燃烧的化学能转化为电能的微型装置，即微燃烧器。

背景技术

微动力机电系统是直接在微系统中通过燃烧将氢气或碳氢燃料的化学能转换为热能，然后依靠各种能量转换方式提供动力或产生电能。该类系统的能量密度可达10W/cm³~100W/cm³，比常规电池高出一个数量级，且具有成本低，性能稳定，环境友好等优点。然而随着燃烧室尺度的减小，其比表面积增大，导致散热速率大大提高，使得常规火焰无法稳定，易发生壁面熄火现象；其次，火焰传播的灭火极限直径也使的常规火焰无法在如此小的燃烧器内传播。

目前，微尺度燃烧技术发展面临的主要问题有以下几点：1、微尺度燃烧与常规尺度燃烧机制的不同及如何拓展燃烧尺度的极限；2、提高微尺度空间内燃烧的稳定性及效率，减少污染物排放；3、解决微小空间内流体的流动、传热与混合问题。目前依据微尺度燃烧原理，通过改变预混燃气的流量及温度，或重新设计微型通道的形状及内部结构，可以起到改善燃烧条件及提高燃烧效率的作用。

发明内容

本发明目的是为了提高微燃烧器的总体性能。在微燃烧器内加入若干排圆柱体，可以稳定控制流场，对燃烧有稳定作用；并在燃烧室内壁以及圆柱体表面均匀涂覆催化剂，可以缩短反应时间，降低着火温度。

本发明通过如下技术方案得以实现：一种催化微燃烧器，包括燃烧室、气体进口和气体出口，在燃烧室内设置若干排圆柱体，圆柱体采用叉排布置，燃烧室内壁以及圆柱体上有Pt催化层。

本发明中，燃烧室壁面及圆柱体是用SiC陶瓷材料经烧结制成，燃烧室与圆柱体连成一体。

燃烧室内壁以及圆柱体上涂Pt催化层，Pt催化层的处理方法为：将烧结好的燃烧器外表面用封口膜（PARAFILM）包裹，避免外壁面负载铂，浸渍在六氯铂酸金额丙酮配成的溶液中约六小时，取出之后在70摄氏度下干燥，在管式炉内通氢气高温还原，使碳化硅表面上的金属铂析出，从而使燃烧器内壁面以及圆柱表面均匀产生Pt催化层。

本发明基于微尺度预混合燃烧技术和催化燃烧技术对微燃烧室结构进行改进，燃烧器内加入一系列圆柱，以提高微燃烧器的总体性能；采用耐高温性能较强的SiC陶瓷材料。与现有的燃烧器相比，其有益效果体现在：在微尺度燃烧室中加入圆柱，流体绕过圆柱体时，在其下游区域会形成一个漩涡回流区，回流区有强烈的湍流混合，可以提高燃烧的稳定性；高温圆柱体可以迅速加热入口气体，增强了入口段的反应速率，改善了燃烧条件；圆柱体侧面涂有Pt催化层，可以缩短反应时间，并降低着火温度。

附图说明

图1为催化微燃烧室主视图，

图2为催化微燃烧室视图，

图3为催化微燃烧室俯视图。

图中：1.燃烧室；2.圆柱体；3.气体进口；4.气体出口。

具体实施方式

参见图1－3，一种催化微燃烧器，包括燃烧室1、气体进口3和气体出口4，在燃烧室1内设置4排圆柱体，圆柱体采用叉排布置，燃烧室内壁以及圆柱体上有Pt催化层。燃烧室壁面及圆柱体是用SiC陶瓷材料经烧结制成，燃烧室与圆柱体连成一体。

本发明中，燃料气体通过进口3进入燃烧室1，前排圆柱2可以迅速预热燃料气体，燃料气体在燃烧腔内燃烧完毕后由出口4排出，燃烧器内壁及圆柱体2表面涂有Pt催化层，降低着火温度，缩短反应时间，使燃烧更加稳定，并扩大了燃烧极限。