[发明专利]一种利用磁场加强刀片滑动弧的温室气体转化装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用磁场加强刀片滑动弧的温室气体转化装置及方法，该装置包括刀片滑动弧稳定系统及反应器；所述刀片滑动弧稳定系统包括第一直流电源、第二直流电源、电感线圈、二极管、电磁继电器开关；第二直流电源的电压大于反应器两个电极之间最小击穿电压；第一直流电源的电压为反应器两个电极之间最小击穿电压的1/8～1/2；由第二直流电源提供击穿电压，由第一直流电源维持供电；所述反应器包括外罩、两个电极、两个平板磁铁、喷嘴；所述外罩为直四棱柱结构，横截面为矩形，两个平板磁铁相互平行地布置在外罩外侧。本发明改进了传统的刀片反应器，通过磁场和气流场的双驱动，显著改善了其对温室气体的处理能力，并且大大延长了反应器寿命。

技术领域

本发明涉及了一种温室气体转化装置，特别是涉及一种利用磁场加强刀片滑动弧的温室气体转化装置及方法。

背景技术

滑动弧放电等离子体(Gliding arc discharge,GAD)由法国的H.Lesueur和A.Czernichowski等人于1988年首次提出，是一种可以在大气压下产生的周期性摆动的非平衡等离子体。传统的滑动弧反应器主要由两个叉开布置的电极组成，两个电极的喉部顶端布置一个进气喷嘴，电极两边接通高压，从电极喉部击穿，在气流的推动下，电弧沿两级边缘移动，电弧拉长直到熄灭，之后再在喉部重新击穿形成新的电弧，进行循环。

滑动弧放电由于在刺激化学反应方面具有独特优势，并且具有较高的反应温度和高效的选择性，因此在被提出之后便立即成为了研究热点，被广泛地应用于燃料裂解、辅助燃烧、污染物的降解、表面杀菌、纳米材料的改性和制备等各个领域。

在处理温室气体方面，滑动弧被证明是一个理想的方式，在达到可观的处理量的同时，还能兼具较高的能量效率。但是，传统的刀片滑动弧的电弧驱动方式仅为气流驱动，电弧与气流存在较大速度差，电弧很容易因为速度差距过大产生的热量流失而断弧，从而整个等离子体区域被限制在很小的区域里，并且传统反应器外罩为圆柱形，从喷嘴出发的反应气体大部分并未通过等离子体区域，使得其对于温室气体的处理能力受限，同时，刀片滑动弧会产生阴极斑点现象，长时间放电会损坏反应器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用磁场加强刀片滑动弧的温室气体转化装置及方法；本发明改进了传统的刀片反应器，通过磁场和气流场的双驱动，显著改善了其对温室气体的处理能力，并且大大延长了反应器寿命。

为了达到更好的温室气体处理效果，本发明采用如下技术方案：一种利用磁场加强刀片滑动弧的温室气体转化装置，包括刀片滑动弧稳定系统及反应器；

所述刀片滑动弧稳定系统包括第一直流电源、第二直流电源、电感线圈、二极管、电磁继电器开关；第一直流电源、电感线圈、二极管串联，电磁继电器开关和第二直流电源串联，两个串联支路并联后接入反应器的两个电极；两个直流电源的正负极同向并且负极接地；所述第二直流电源的电压大于反应器两个电极之间最小击穿电压；所述第一直流电源的电压为反应器两个电极之间最小击穿电压的1/8～1/2；

所述反应器包括外罩、两个电极、两个平板磁铁、喷嘴；所述电极为圆弧形刀片电极，两个电极均布置在反应器下壁板上，且相对放置；所述外罩为直四棱柱结构，横截面为矩形，两个平板磁铁相互平行地布置在外罩外侧；所述喷嘴设置在两个电极正中间对应的反应器下壁板上；所述喷嘴将温室气体喷入反应器内部，气体流量由流量计控制。

进一步地，所述电极的半径为15-30mm，由金属材料制成，具有良好的导电性和耐热性，两电极最窄距离为2-5mm。

进一步地，所述反应器的外罩由石英制成，反应器上壁板与下壁板用耐高温绝缘材料氧化铝陶瓷制成；上下壁板与外罩间垫有石墨垫片，通过螺杆和螺母压紧上下壁板，从而固定外罩。

进一步地，所述喷嘴直径1-2mm，喷嘴出口离两电极最窄处距离5-15mm。