[發明專利]一種通過低溫等離子體重整有機化合物的制氫裝置及制氫方法

在審

• 申請號: 202011296962.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112250040A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 王保偉;彭葉平;鄒吉軍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B3/36
• 分類號: C01B3/36;C01B3/48
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 王睿

1.一種通過低溫等離子體重整有機化合物的制氫裝置，其特征在于，所述裝置包括進料系統、汽化系統、等離子體反應器、高壓電源和氫氣收集系統，其中，

所述進料系統用于將有機化合物、水和載氣輸入汽化系統內；

所述汽化系統用于將所述有機化合物和水汽化，并將含有所述有機化合物、水和載氣的混合氣輸入所述等離子體反應器內；

所述等離子體反應器用于產生等離子體場，使所述有機化合物發生重整反應生成富氫氣體；

所述高壓電源用于為所述等離子體反應器供電；

所述氫氣收集系統用于收集和分離所述富氫氣體中的氫氣。

2.根據權利要求1所述的制氫裝置，其特征在于，所述進料系統包括氣源、流量計、第一容器、第一計量泵、第二容器和第二計量泵，其中，

所述氣源、第一容器和第二容器均分別通過管路與所述汽化系統的進料口連接，所述氣源用于提供載氣，所述第一容器用于盛裝水，所述第二容器用于盛裝液態有機化合物，

所述氣源與所述汽化系統進料口的連接管路上設有流量計，所述第一容器與所述汽化系統進料口的連接管路上設有第一計量泵，所述第二容器與所述汽化系統進料口的連接管路上設有第二計量泵。

3.根據權利要求2所述的制氫裝置，其特征在于，所述汽化系統包括控溫儀和汽化室，所述控溫儀用于控制所述汽化室內的溫度并與所述汽化室電連接。

4.根據權利要求3所述的制氫裝置，其特征在于，所述等離子體反應器為封閉罐體，在所述等離子體反應器的底部設有進料口，頂部設有出料口，所述等離子體反應器的進料口與所述汽化室的出料口連接，

在所述等離子體反應器內部對稱設有接地電極和高壓電極，所述接地電極和高壓電極均與所述高壓電源電連接。

5.根據權利要求4所述的制氫裝置，其特征在于，所述等離子體反應器和氫氣收集系統之間還設有干燥系統，用于對所述富氫氣體進行干燥。

6.根據權利要求5所述的制氫裝置，其特征在于，所述干燥系統包括冷凝器和干燥器，所述等離子體反應器的出料口依次連接所述冷凝器和干燥器后，與所述氫氣收集系統的進料口連接。

7.一種制氫方法，其特征在于，使用權利要求6所述的制氫裝置，所述方法包括以下步驟：

1)將水置于第一容器內，液態有機化合物置于第二容器內，開啟流量計、第一計量泵和第二計量泵，將氣源內的載氣、水和液態有機化合物輸入汽化室內，所述水和液態有機化合物汽化后與載氣混合得到混合氣，將所述混合氣輸入所述等離子體反應器內；

2)開啟所述高壓電源，在所述接地電極和高壓電極之間形成等離子場，使有機化合物發生氧化和重整反應，生成富氫氣體；

3)所述富氫氣體從所述等離子體反應器的出料口輸出后，依次進入冷凝器和干燥器后進入所述氫氣收集系統。

8.根據權利要求7所述的制氫方法，其特征在于，步驟1)中，所述液態有機化合物為含有碳氫元素或碳氫氧元素的有機化合物，選自烴類化合物、醇類化合物、酯類化合物、醚類化合物中的至少一種；

和/或，步驟1)中，所述載氣為空氣或富氧空氣，所述富氧空氣中氧氣的體積含量≥40％。

9.根據權利要求7所述的制氫方法，其特征在于，步驟2)中，所述高壓電源的輸出電壓為直流或交流電壓，所述輸出電壓為400～4000伏，輸出電流為0.50～100安。

10.根據權利要求7所述的制氫方法，其特征在于，步驟3)中，所述冷凝器溫度為-10至20℃。