[发明专利]一种等离子体分解水制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及制氢技术，特别是涉及一种等离子体分解水制氢方法。

背景技术

为了解决能源和气候挑战，人类必须彻底不依赖化石燃料。迄今为止，还没有一个完美的公式来解决这些错综复杂的能源和气候问题。作为能量载体，氢有可能解决许多方面的能源问题，它满足了无二氧化碳排放的能源需求。但氢的这些能源和环境优势，取决于氢气是如何产生的。目前在95％氢的生产是通过重整甲烷，一个不可再生的过程。另外5％氢主要是通过常规电解制备，电解一个主要的缺点是需要催化剂，催化剂通常是昂贵的，如铂催化剂。因此，开发低成本的可再生氢是急需关注的方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种等离子体分解水制氢方法。

本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：

提供一种等离子体分解水制氢方法：1)将水和氩气通过雾化后引入等离子体发生器；2)对等离子体发生器内的电极施以高电压，中心电极与外电极在高压电作用下，中心电极尖端与外电极最窄处产生击穿电弧，其在旋流的水和氩气喷雾推动下边高速旋转横扫电极间区域边向发生器下游移动，直至电弧过长淬灭，上述过程不断循环，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发水发生分解化学反应，产生富氢气。

所述的等离子体发生器，包括中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁、进料口及出气口；发生器的中心电极、聚四氟乙烯层、外电极、圆筒外壁及出气口轴线均位于圆筒外壁轴线上，其中中心电极为一带有尖端的铜棒，外电极为一铜缩放喷管，圆筒外壁为不锈钢管；中心电极与外电极通过聚四氟乙烯层隔开，两电极之间最窄距离0.5-5mm；水和氩气通过固定在圆筒外壁上的进料口切向进入等离子体发生器。

氩气存在下，等离子体分解水的主要产物为H₂和H₂O₂。

本发明具有体积小，效率高，稳定性好，可靠性高等优点，可有效的进行等离子体分解水制取富氢气，用于现场制氢。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图1中：1中心电极，2聚四氟乙烯层，3外电极，4圆筒外壁，5进料口，6出气口。

具体实施方式

实施例

如附图1所示，本发明包括中心电极1、聚四氟乙烯层2、外电极3、圆筒外壁4、进料口5及出气口6；装置的中心电极1、聚四氟乙烯层2、外电极3、圆筒外壁4及出气口6轴线均位于圆筒外壁3轴线上，其中中心电极1为一带有尖端的铜棒(直径6mm)，外电极3为一铜缩放喷管(长100mm，喉部直径7mm)，圆筒外壁3为不锈钢管(直径42mm，长150mm)；中心电极1与外电极3通过聚四氟乙烯层2隔开，两电极之间最窄距离0.5mm。

将水和氩气雾化后通过进料口5引入等离子体发生器；对等离子体发生器内的电极施以5kV交流高压电，中心电极与外电极在高电压作用下，中心电极尖端与外电极最窄处产生击穿电弧，其在旋流的水和氩气喷雾推动下边高速旋转横扫电极间区域边向发生器下游移动，直至电弧过长淬灭，上述过程不断循环，产生非热电弧等离子体，等离子体诱发水发生分解化学反应，产生富氢气由出气口6排出。实验过程中，当水流量为22mL/min时，氢的产率为0.6μmoles/s，产氢能力为14g/kWh。与其他等离子体技术相比，本发明产生的非热电弧等离子体能够大大降低具体的电能消耗和电极损耗，这些在工业应用中是至关重要的。