[发明专利]一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统及方法

权利要求书

1.一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，包括催化端和点火端，其中：

所述催化端包括反应器本体，所述反应器本体上设置有供氨气进入的入口以及供裂解产物进入点火端的出口；

所述反应器本体内表面设置有用于和地线连接的接地电极，所述反应器本体内设置有高压电极，所述高压电极的一端连接多频激励高压电源，另一端延伸至点火端；

所述高压电极与接地电极之间填充有催化剂，且高压电极与接地电极之间设置有带孔的阻挡介质板，介质板上的孔形成放电通道；

所述点火端与所述催化端的连接处设置有绝缘材料，所述绝缘材料下表面设置有接地电极，所述接地电极和延伸至点火端的高压电极之间通过阻挡介质板隔开；

通过控制所述多频激励高压电源的放电频率，实现催化端的等离子体催化氨分解反应或/和点火端的裂解产物点火燃烧；

其中，所述高压电极、接地电极以及阻挡介质板，在低频放电时用于提高氨催化制氢的效能，高频放电时用于裂解产物和空气混合气的点火，可实现燃料制取和点火的一体化。

2.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述反应器本体为圆柱状，所述高压电极贯穿设置于所述反应器本体的中心轴线上。

3.如权利要求1或2所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述高压电极与所述反应器本体的上下端连接处，设置有绝缘材料以实现密封；

或，所述高压电极的下端呈圆盘状。

4.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述接地电极为金属导体的薄片或丝网。

5.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述反应器本体外表面设置有隔热保温层，所述隔热保温层由隔热保温材料形成。

6.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述催化剂为非贵金属负载型催化剂，且通过陶瓷筛板支撑设置在所述反应器本体内；

或，所述催化剂包括载体和活性成分，所述活性成分所占的重量百分比为5-40％，为一种或若干种非贵金属；

所述载体为活性碳、氧化铝、纳米碳管或硅基沸石分子筛；

或，所述催化剂的颗粒的等效直径与反应器本体的内径比值范围是0.05-0.2。

7.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述阻挡介质板与电极间的距离可调。

8.如权利要求1所述的一种基于等离子体的氨催化制氢-点火一体系统，其特征是，所述多频高压电源输出放电频率范围在1kHz-50kHz，电压范围在2-50千伏；

或，所述多频高压电源在氨催化分解过程中的放电频率1kHz-20kHz，放电电压2-30千伏；

在点火端的放电频率10kHz-50kHz，放电电压18-50千伏。

9.一种车辆，其特征是，包括权利要求1-8中任一项所述的系统。

10.基于权利要求1-8中任一项所述的系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

向反应器本体的入口送入氨气，氨气置换反应器本体中的空气，被置换的气体从出口排出；

多频激励高压电源系统通电，将一定低频高压电加载到反应器本体的高压电极上，直至高压电极与接地电极之间在阻挡介质板开孔处产生流注放电，氨气在介质阻挡放电的作用下变成氨气等离子体，同时反应器本体内的温度升高，氨气自行或催化分解成氢气和氮气；

反应器本体内产生的裂解产物和空气通入点火端中，多频激励高压电源系统通电，提高放电频率和放电电压，形成高频高压电加载在高压电极上，点火端的高压电极与接地极之间在阻挡介质板存在下产生多流注放电裂解产物与空气的混合气被点燃。