[发明专利]一种用于等离子体催化重整温室气体的装置及方法

说明书

本公开提供了一种用于等离子体催化重整温室气体的装置及方法，包括反应器，所述反应器包括同轴嵌套的第一筒体和第二筒体，两个筒体的轴线上设有与脉冲电源连接的内电极，第二筒体的外侧面设有接地外电极，第一筒体和第二筒体之间的间隙填充有催化剂；第一筒体的外侧面靠近反应器底面的位置设有与反应器底面垂直的磁性搅拌板，第二筒体的外侧面设有多个与磁性搅拌板配合的电磁组件，磁性搅拌板远离第一筒体的一端的极性与电磁组件通电时靠近第二筒体的一侧的极性相同；本公开通过在反应器底部设置磁力搅拌设备，充分利用其磁场，改变放电气隙中带电粒子的运动，增加带电粒子在放电区间的停留时间，促进甲烷二氧化碳的反应，提高了温室气体重整效率。

技术领域

本公开涉及温室气体催化重整技术领域，特别涉及一种用于等离子体催化重整温室气体的装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着此类化石能源的开发利用，出现了全球范围内的温室效应。二氧化碳、甲烷等温室气体含量的不断增加是导致全球变暖的主要原因，也是工业制备合成气、烯烃和其他高值化学品的原料气体。面对长久以来的温室效应，实现将二氧化碳、甲烷等温室气体进行资源利用，转化为更有价值的化学品和燃料，从而缓解温室效应并实现碳基小分子的能源化利用，是国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题。

等离子体由中性原子、分子、自由基、激发态、离子和电子组成。对甲烷、二氧化碳等惰性气体的资源化利用，可以采用等离子体进行活化，降低反应的活化能垒，促进反应的发生。将等离子体与催化剂相结合的等离子体催化，能够利用等离子体与催化剂的相互作用和协同效应，提高能源转化效率，在制备合成气、烯烃和其他高值化学品的原料气体方面具有广阔的应用前景。

介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）能耗低、放电均匀稳定、反应器结构简明，适合在大气压下进行等离子体催化，还能够与Ni/Al2O3、Ag/Al2O3、Pt/Al2O3、Pd/Al2O3、Ni/SiO2、沸石或金属有机物框架等更多种类的催化剂形成相互作用和协同效应，提高重整温室气体的高值化学品产额与选择性。填充床DBD有高的电场强度和电子能量，能够发生更频繁的电子碰撞电离、激发、分解和其他等离子体反应，产生丰富的带电粒子、自由基和激发态粒子，以更高的能量效率激活等离子体催化。而DBD反应器的高压内电极形式一般为光滑金属棒电极、螺纹电极以及线圈电极，其中最常使用的就是光滑金属棒电极。

本公开发明人发现，现有的介质阻挡放电方式，电子在放电区的停留时间较短，往往无法实现温室气体的快速高效重整，即甲烷二氧化碳的反应较为缓慢，耗时较长；现有的光滑金属棒电极产生的高能电子较少，热量扩散不及时，高压内电极因热膨胀而引发的内筒体炸裂。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种用于等离子体催化重整温室气体的装置及方法，通过在反应器底部设置磁力搅拌设备，充分利用其磁场，改变放电气隙中带电粒子的运动，增加带电粒子在放电区间的停留时间，促进甲烷二氧化碳的反应，提高了温室气体重整效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种用于等离子体催化重整温室气体的装置。

一种用于等离子体催化重整温室气体的装置，包括反应器，所述反应器包括同轴嵌套的第一筒体和第二筒体，两个筒体的轴线上设有与脉冲电源连接的内电极，第二筒体的外侧面设有接地外电极，第一筒体和第二筒体之间的间隙填充有催化剂；

第一筒体的外侧面靠近反应器底面的位置设有能够沿第一筒体旋转的磁性搅拌板，第二筒体的外侧面设有多个与磁性搅拌板配合的电磁组件，磁性搅拌板远离第一筒体的一端的极性与电磁组件通电时靠近第二筒体的一侧的极性相同。

作为可能的一些实现方式，所述内电极为铝棒，且所述铝棒的表面设有多个凸起。