[實用新型]車載燃料的微波等離子體重整系統

有效

• 申請號: 201220640698.X
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN203048584U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王慶年;王鄭強;王軍年;閆佳偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本實用新型涉及燃料的微波等離子在線轉換技術、等離子轉換器控制領域。

背景技術

微波加熱與傳統的加熱方法相比有很大的區別，傳統加熱方法是依靠熱源，通過輻射、傳導、對流等途徑，首先使物體的表面加熱，然后經熱傳導，使內部的溫度由表及里逐步升高。而微波具有高效節能、加熱速度快、加熱均勻、即時性、安全環保、清潔衛生、宜于控制等優點。因此設計研發微波加熱的相關設備是人類社會發展的迫切需要。

由于等離子體具有更高的溫度和能量密度，能夠產生活性成分，從而引發在常規化學反應中不能或難以實現的物理變化和化學反應。因此本專利設計一套通過微波驅動的等離子體重整器系統，具有高效、易啟動、易控制等優點。用于驅動微波等離子體重整器的微波能量可以通過磁控管、速調管、半導體微波發生器等微波源來產生。本系統采用的微波頻率為2.45GHz，微波傳輸線為矩形波導，具有結構簡單、機械強度大等優點，還可以避免外界干擾和輻射損耗。

一些研究者已經用不同方法研究了微波等離子體。激發等離子體的方式有火花塞點火、激光點火、脈沖電暈放電點火、介質阻擋放電等。通過對諧振腔的特殊設計也可以激發等離子體[United?States?Patent，No.5793013，August?11，1998]、[United?States?Patent，No.6205769，B1，March?27，2001]。文獻[S.P.Kuo，“A?microwave-augmented?plasma?torch?module?as?anigniter/fuel?injector?of?a?scramjet?engine”，Department?of?Electrical&Computer?Engineering，Polytechnic?University，Six?Metrotech?Center，Brooklyn，NY?11201]中介紹了一種小型化、低流速、注射點火一體化的等離子體產生裝置，利用特殊的波導形狀，產生的能量集中，可以有效實現點火。文獻[Hidetoshi?Sekiguchi?and?Yoshihiro?Mori，“Steam?plasma?reforming?usingmicrowave?discharge”，Thin?Solid?Films，Vol.453，pp.44-48，2003]做了微波放電生成大氣中的純蒸汽等離子體的研究，以及用等離子體重整碳氫化合物制氫的研究，并使用了一個不具有熱再生、微波功率和流控制的矩形諧振腔。

發明內容

背景技術所述的幾種點火方式都有一定的局限性，火花塞點火方式需要定期更換，對環境有較高要求，激光、脈沖等點火方式需要高電壓、高交變電壓，文獻[S.P.Kuo，“Amicrowave-augmented?plasma?torch?module?as?an?igniter/fuel?injector?of?a?scramjet?engine”，Department?of?Electrical&Computer?Engineering，Polytechnic?University，Six?Metrotech?Center，Brooklyn，NY?11201]產生的是低流速等離子體，不利于反應的快速進行。文獻[HidetoshiSekiguchi?and?Yoshihiro?Mori，“Steam?plasma?reforming?using?microwave?discharge”，Thin?SolidFilms，Vol.453，pp.44-48，2003]中矩形諧振腔結構簡單、腔內電磁場分析也比較容易，但是得到的電磁場場強相對較小，反應氣體在腔內的路程短，轉化率較低。因此，本實用新型設計了兩個特殊的腔體——點火腔1014和圓環反應腔1015；點火腔1014用于點燃等離子體，幾何形狀為錐形，微波通過時能夠形成高密度微波能量，具有很高的場強，當場強達到氣體的擊穿場強時，就會產生微波打火，將混合氣體點燃。反應腔1015設計成圓環形的柱體形狀，圓環截面與矩形波導截面尺寸相同，有利于微波在反應腔中的傳播，并產生較高的場強，持續不斷的為反應提供能量，保持反應處于等離子體狀態。通過對電調反射器1013的控制使整個系統具備自啟動功能。

為解決上面的技術問題，本實用新型提供一種新型、高效、啟動快、結構緊湊的車載燃料的微波等離子重整系統。

本實用新型的技術方案結合附圖說明如下：