[发明专利]微波反应装置及其控制方法

说明书

本申请提供一种微波反应装置及其控制方法，包括壳体、微波加热结构和控制系统，微波加热结构包括反应部和微波发生器；反应部设置于壳体内；待反应物质在反应部内进行反应；微波发生器用于对反应部进行微波加热；控制系统用于控制微波发生器的功率；和/或，控制系统用于控制反应部内的温度。根据本申请的微波反应装置及其控制方法，可以有效的控制温度以及微波发射，进而提高产品的生产质量，适合大规模工业化生产。

技术领域

本申请属于生产设备技术领域，具体涉及一种微波反应装置及其控制方法。

背景技术

目前，随着传统化石能源日趋紧张，且环境污染越发严重，寻求可持续发展的途径、保护自然资源和环境成为目前面临的严重挑战。氢能以其清洁、高效、环境友好等诸多优点被认为是21世纪的理想能源,近20年来，氢能在全球范围内迎来了快速的发展。而氢燃料电池作为一种氢能利用技术，受到了广泛的关注和重视。氢燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学方式将化学能转变为电能的高效连续发电装置，其运转需要催化剂来使关键的氧化还原反应得以进行。至今，工业化的氢燃料电池所用的电催化剂，均以铂为主要的催化剂组分。为提高利用率，铂需要以纳米级颗粒高分散的担载到导电、抗腐蚀的碳担体上。发展催化剂的制备工艺，实现催化剂产品的规模化连续生产，并不断提高产品的性能，是氢燃料电池生产及燃料电池汽车发展的关键。催化剂制备工艺的关键不仅在于要制备纳米级的铂粒子并均匀的分散在耐腐蚀、高导电的碳载体上，又要防止铂纳米粒子脱落、团聚等。必须采用适当的制备方法和工艺条件来减小铂金属颗粒尺寸，增大铂的分散性，以达到降低铂用量，降低成本，提高催化剂利用率及能量转换效率的目的。微波作为一种非电离电磁能，能够快速加热目标样品，并具有特殊的电场以及磁场效应。利用微波技术可以很好地使一些金属、合金等负载于碳载体或复合载体上。与传统催化剂制备方法相比，微波技术具有催化活性组分分散度高、处理时间短、能源成本低的优点，还能够避免由于溶液混合、烘干及焙烧等而引起的催化剂污染。因此，微波法已成为催化剂制备和改性的重要方法，并具有相当诱人的工业应用前景。

但是，现有的微波反应器不易测量和控制温度以及微波发射，使得其存在一些缺陷，如间歇操作，反应时间长，生产效率低，产品质量不高、一致性不好等，不适合大规模工业化生产。

因此，如何提供一种易于测量、控制的微波反应装置为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种微波反应装置，易于测量和控制。

为了解决上述问题，本申请提供一种微波反应装置，包括：

壳体；

微波加热结构，微波加热结构包括反应部和微波发生器；反应部设置于壳体内；待反应物质在反应部内进行反应；微波发生器用于对反应部进行微波加热；

控制系统，控制系统用于控制微波发生器的功率；和/或，控制系统用于控制反应部内的温度。

优选地，壳体内部设置有谐振腔；优选地，谐振腔为多模谐振腔；

和/或，反应部为反应管；优选地，反应管由非金属材料制成；优选地，非金属材料为聚四氟乙烯、聚烯烃、陶瓷和玻璃材料中的任一种；优选地，反应管的管径为0.05～5cm；

和/或，微波反应装置还包括测温系统；测温系统用于对反应部内的温度进行测量；

和/或，微波反应装置还包括浆料输送系统；浆料输送系统用于将浆料输送至反应部内；控制系统用于控制浆料输送系统输送待反应物质的流速；优选地，控制流速在0.1～2000mL min-1之间可调；

和/或，微波反应装置用于铂催化剂的制备；优选地，铂催化剂为氢燃料电池催化剂；

和/或，控制系统包括PLC控制器和触摸屏；PLC控制器和触摸屏电连接。