[发明专利]一种合成氨的装置和方法

权利要求书

1.一种合成氨的装置，其特征在于，包括：

依次连接的微波电源，微波防回流装置，三销钉调配器，微波同轴谐振腔，介质阻挡放电反应器；

所述介质阻挡放电反应器与纳秒脉冲电源相连，且介质阻挡放电反应器内部填充有催化剂；

氮气源和氢气源，与微波同轴谐振腔的气体入口相连。

2.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述微波防回流装置包括环形器和水负载，环形器的进口段和出口端分别与微波电源和三销钉调配器连接；

或者，所述微波同轴谐振腔的长度设置成奇数个四分之一波长。

3.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述介质阻挡放电反应器为板―板电极结构，介质阻挡放电反应器的上下内侧设置有高压电极，高压电极包括上高压电极和下高压电极；上高压电极与纳秒脉冲电源相连，下高压电极与接地电极相连；

优选的，所述介质阻挡放电反应器设置在管式炉内。

4.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述氮气源为氮气气瓶，所述氢气源为氢气气瓶；氮气气瓶和氢气气瓶的出口管道上分别设置有减压阀，减压阀下游分别设置流量计。

5.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述氮气源和氢气源与微波同轴谐振腔的气体入口之间还设置有空气加热器和均流器，所述氮气源和氢气源与空气加热器相连，空气加热器依次与均流器和微波同轴谐振腔的气体入口相连；

优选的，所述空气加热器中设置有热电偶温度计。

6.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述合成氨的装置还包括红外热像仪，气相色谱仪和装有硫酸的容器；

所述红外热像仪连接到介质阻挡放电反应器的气体出口上，并且红外热像仪依次与气相色谱仪和装有硫酸的容器相连。

7.如权利要求1所述的合成氨的装置，其特征在于，所述合成氨的装置还包括罗氏线圈，示波器和计算机；

所示罗氏线圈位于介质阻挡放电反应器与接地电极之间，罗氏线圈与示波器相连，示波器一端与气相色谱仪相连，另一端与计算机相连。

8.一种合成氨的方法，其特征在于，包括如下步骤：

氮气和氢气的混合气体在微波同轴谐振腔开口处形成大气压氮气氢气微波放电等离子体；

产生的大气压氮气氢气微波放电等离子体与介质阻挡放电反应器内生成的等离子体共同作用，并且在介质阻挡放电反应器内的催化剂的协同作用下，实现氨的合成。

9.如权利要求8所述的合成氨的方法，其特征在于，

所述微波电源为2.45GHz微波电源；

或者，所述纳秒脉冲电源的频率为0-15KHz，输出振幅0-15KV，脉冲上升时间和脉冲下降时间50-500ns。

10.如权利要求8所述的合成氨的方法，其特征在于，

所述催化剂为氯化镁，优选的，所述催化剂为球形氯化镁催化剂；

或者，所述催化剂的表面温度为700℃，

或者，所述气体温度为200℃

或者，所述气体的流速为90mL/min。