[发明专利]一种多孔碳材料的智能制备系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其是一种多孔碳材料的智能制备系统及方法。

背景技术

为应对日益增长的对稳定电流的需求，同时避免资源枯竭和环境污染，就需要高性能、低成本和环境友好的能量储存和生产系统。碳源材料由于储量丰富、化学稳定和热稳定及其特殊的结构，尤其是一些多孔碳具备大比表面积（>1000m2g-1)和大孔容（>0.5cm3g-1)，使其在能源应用相关领域存在潜在的研究价值。目前的多孔碳材料有活性炭（AC）、活性炭纤维（ACF）、碳分子筛（CMS）以及发现于上世纪九十年代初并引起研究兴趣的碳纳米管（CNTs）及赢得诺贝尔奖的新材料石墨烯等。

生物质是世界第三大能源，储量仅次于煤和石油。而且作为一种可再生资源，可以认为是不会枯竭的清洁能源。目前采用的以生物质作为碳源制备多孔碳材料的方法主要有物理活化和化学活化两种方法，物理活化以氧化性气体，如O2、CO2、空气、水蒸气或它们的混合物来造成局部碳化得到大比表面和大孔隙率；化学活化以KOH、NaOH、H3PO4、MgCl2、AlCl3或ZnCl2作为活化剂,分别通过氧化作用或作为脱水剂降低反应温度增加碳产率。化学活化以KOH作为活化剂为最常用，相比物理活化，步骤简化，热解温度降低，产率更高，比表面积更大，但是由于KOH是强腐蚀性的碱，生产过程中严重腐蚀设备，且对环境造成破坏，因此，鉴于碳材料广阔应用前景，有必要开发新的多孔碳材料及其制备方法。

在新的多孔碳材料的制备过程中，大多依赖于人工操作，但人工操作既比较容易出错，不能精确地、自动化地控制制备过程中的温度、PH值和时间等各项参数，而上述因素极大的影响着多孔碳材料的制备效果，且人工操作比较耗时，也浪费了资源。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多孔碳材料的智能制备系统及方法，能精确地控制制备过程中的温度、PH值和时间等各项参数，自动化程度高；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了时间；制备成本低、稳定可靠、制备成品品质高。

本发明采用的技术方案如下：

一种多孔碳材料的智能制备系统，它包括：剪切模块、鼓风出料模块、氮气模块、PLC、感应模块、加热模块、温度检测模块、杂质去除模块、水洗模块、PH检测模块、报警模块，所述剪切模块包括剪切装置；

感应模块包括设于剪切装置入口的红外感应器，所述红外感应器用于感应物料的投入，并转化为数字信号001传递至PLC；当2min内未感应到物料投入，则转化为数字信号002传递至PLC;

温度检测模块包括设于反应炉中的温度检测仪，用于检测反应炉中的温度，当炉内温度第二次到达26℃时，向PLC传递数字信号101；

PH检测模块包括设于水洗池内的PH检测仪，用于检测水洗池内的PH值，并转化为数字信号102，传递至PLC；

PLC接收数字信号001，向剪切模块传递执行信号201，并结合反应舟的长和宽及物料铺于反应舟的厚度，模拟计算出物料投射曲线和鼓风强度，向鼓风出料模块传递执行信号301；接收数字信号002，向剪切模块传递执行信号202；并向鼓风出料模块传递执行信号302；接收数字信号401，向报警模块传递执行信号501；接收数字信号402，向加热模块传递执行信号601；接收数字信号101，向报警模块传递执行信号502；接收数字信号403，30min后向杂质去除模块传递执行信号701；接收数字信号404，向水洗模块传递执行信号801；接收数字信号102，当PH值=7时，向水洗模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号503；

剪切模块接收执行信号201，启动剪切装置，将物料剪切至预定长度01；接收执行信号202，关闭剪切装置；

鼓风出料模块包括鼓风出料装置，用于接收执行信号301，调整鼓风强度至预定强度01；调整发射筒的角度至预定角度01；使物料均匀平铺于反应舟；接收执行信号302，关闭鼓风出料装置，完成后向PLC传递数字信号401；

报警模块包括报警器，用于接收执行信号501、执行信号502或执行信号503，启动报警器2min后关闭；

氮气模块包括氮气通入装置，所述氮气通入装置上设有触发按钮一；所述氮气通入装置设有通气口，所述通气口伸入至反应炉中；所述通气口能在水平平面任意转动；当第一次触发触发按钮一时，启动氮气通入装置，即以3-10ml/min的气流流速向反应炉中通入氮气，并进行吹扫；8h后自动关闭氮气通入装置，停止氮气供应,并向PLC传递数字信号402；