[发明专利]液相脉冲放电等离子体制氢装置及其制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氢装置及其制氢方法，具体为一种液相脉冲放电等离子体制氢装置及其制氢方法。

背景技术

随着工业的发展，化石燃料的消耗越来越多，人们日益重视能源问题，同时社会对环境质量的要求也逐渐关注，化石燃料燃烧所产生的硫化物、碳氧化物是人们极力渴望避免的，针对以上两点需求，氢能源进入人们的视野。氢元素来源广泛，且氢气作为清洁燃料，具有燃烧热值高、燃烧产物是水、不会对环境排放温室气体的特点。现有技术中的制氢方式有：催化重整制氢方式、水分解制氢方式、生物质制氢方式等，随着制氢方式研究的深入，等离子体制氢方式也被一些科研工作者所关注。等离子体被喻为固、液、气外的第四态，因其中含有高能活性粒子而被广泛应用于环境保护和材料合成等领域，而目前利用等离子体的制氢方式主要还停留在气相放电制氢技术上，这种制氢方式的缺点如下：产气流量小，氢气选择性一般，能量效率不高，进而限制了等离子体制氢的发展。另外，在放电过程中会产生碳沉积附着在电极表面，随着放电时间的增加，放电强度逐步变弱，制氢效果大幅降低。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种液相脉冲放电等离子体制氢装置及其制氢方法。

本发明的技术手段如下：

一种液相脉冲放电等离子体制氢装置，包括：

液相反应室；

压盖在液相反应室上的基座；所述基座与所述液相反应室构成容置反应物和完成制氢反应的密闭空间；

置于所述密闭空间内，且相对设置的第一电极和第二电极；所述第一电极和第二电极均由金属材料制成；

以及与所述密闭空间相连通的导气孔；

进一步地，所述第一电极和第二电极上下相对设置；所述第一电极连接在所述基座上；所述第二电极连接在所述液相反应室底部；

进一步地，所述第一电极和第二电极左右相对设置；所述第一电极和第二电极分别连接在所述液相反应室两侧；

进一步地，所述第一电极为针电极，所述第二电极为板电极；所述针电极连接高压脉冲电源正极；所述板电极连接高压脉冲电源负极；

进一步地，所述第一电极和第二电极均为棒电极；所述棒电极部分套设于绝缘套内，使得所述棒电极的前端裸露在所述绝缘套之外；其中一棒电极连接高压脉冲电源正极，另外一个棒电极连接高压脉冲电源负极；

另外，所述制氢装置还包括盛装在所述液相反应室内的醇溶液；

进一步地，所述针电极由高熔点金属材料制成；所述板电极由锌材料或铝材料制成；

进一步地，所述棒电极由不锈钢材料制成；所述绝缘套由聚四氟乙烯材料制成；

进一步地，

所述液相反应室上还具有进液口和出液口；

所述制氢装置还包括用于容纳醇溶液补给液的醇溶液补给槽；所述醇溶液补给槽通过管路连接所述进液口和所述出液口；

所述制氢装置还包括安装在进液口与醇溶液补给槽之间的管路上的蠕动泵、以及安装在出液口与醇溶液补给槽之间的管路上的碳过滤器；

醇溶液补给液由醇溶液补给槽中流出，经过蠕动泵由进液口进入液相反应室；液相反应室中的醇溶液由出液口流出，经过碳过滤器对醇溶液中的碳进行过滤，然后回到醇溶液补给槽中。

一种如上任一项所述的液相脉冲放电等离子体制氢装置的制氢方法，包括如下步骤：

步骤1：配制体积分数为5％～95％的醇溶液置于液相反应室中，所述醇溶液的液面没过第一电极和第二电极，通过第一电极和第二电极施加高压脉冲电给所述醇溶液；

步骤2：放电过程中产生含有氢气的混合气体由导气孔排出后被收集储存；通过改变高压脉冲电的电压和频率来调节放电形式，所述放电形式包括电晕放电、火花放电或电弧放电。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的液相脉冲放电等离子体制氢装置及其制氢方法，采用液相脉冲放电制氢方式，相对于气相制氢方式，有效增大了等离子体的空间分布和密度，促进氢气的产生；同时，金属材质对于液相放电制氢有增强作用，第一电极和第二电极均采用金属材料制成，利于提高产氢量和制氢效果。通过醇补给装置、蠕动泵和碳过滤器的设置，使得制氢反应过程中醇溶液能够不断补充，且通过醇溶液的循环并利用循环管路上设置的碳过滤器，能够使制氢反应中产生的碳及时排出并被过滤，避免了碳富集在电极表面的现象发生。

附图说明