[发明专利]车载在线制氢的微波低温等离子体重整器系统

摘要

本发明公开了一款新型微波低温等离子体重整器系统，特别是涉及一种车载在线制氢的微波低温等离子体重整器系统。此系统通过转化汽油、柴油、酒精、水及其混合物等制备富氢气体。技术方案是：两个谐振腔——圆柱形和矩形谐振腔。设计了切线方向上多口输入的新方法，这样在重整器内腔生成涡旋气流来稳定产生等离子体。两套气体输出口：气体主输出口和子输出口，这样腔内功率密度可以保持在较低的水平。两种矩形腔结构：一种设计使用硼硅酸玻璃管，减少了化学物质污染微波谐振腔的风险；另一种设计使用部分谐振腔作为化学反应器，设计结构简单。还设计了自动启动技术，在初始激发微波等离子体时，用来点燃微波低温等离子体。

主权项

一种车载在线制氢的微波低温等离子体重整器系统，主要由系统控制器（1001）、电源供应调节器（1019）、微波发生磁控管（1020）、波导（1021）、共轴发射装置（1022）、谐振腔（1018）、热交换器（1007）和蒸发器（1008）组成，其特征在于，所述系统控制器（1001）控制燃料和水的流速及微波功率，所述的电源供应调节器（1019）用来调节微波发生磁控管（1020）的电源功率，微波发生磁控管（1020）将电能转化为2.45GHz频率的微波，然后通过共轴发生装置（1022）发射到谐振腔（1018），所述谐振腔（1018）也是等离子体反应重整器腔室，所述微波发生磁控管（1020）用液体冷却剂（1006）冷却，热量通过热交换器（1007）传递给液体燃料和水，液体燃料和水进入蒸发器（1008）蒸发形成蒸汽进入微波谐振腔（1018），安装在火花点火装置连接座（1017）上的火花点火装置将重整器内腔的化学物质激发为等离子状态，火花点火装置通过火花点火装置控制器（1025）控制开与关，其特征在于：所述谐振腔（1018）为矩形结构，该谐振腔工作在TE10p，p=2,3,…模式下，谐振腔由前后两部分组成，腔体前端与波导（1021）连接，并允许探针馈电发射器（3001）延伸到谐振腔内，腔体后端连接有燃料和水蒸气入口导管（6001）和重整气体出口导管（6002），腔体后端在燃料和水蒸气入口导管（6001）处附近设计有火花点火装置连接座（1017），腔体前端和腔体后端由一个绝缘分隔板（8001）分隔，绝缘分隔板（8001）允许微波通过，但隔离了腔体前端和腔体后端之间粒子的相互扩散，绝缘分隔板（8001）和腔体后端构成了等离子重整反应区域，绝缘分隔板（23）的作用是使得微波探针馈电发射器（3001）不受化学物质污染，并取消了硼硅酸玻璃管（6003），增大了等离子重整化学反应区域的体积，化学物质激发为等离子状态的微波功率和乙醇蒸汽流速之间的关系，如下： P mic ( W ) = 254.82 ( J ) 46 ( g ) R eth ( g / s ) = 5.54 R eth - - - ( 1 ) 其中，Reth是乙醇蒸汽的质量流速，单位是g/s；微波等离子体重整器里，微波功率和乙醇质量流速按照方程建立的关系来控制，水蒸气的质量流速应该和乙醇的质量流速成如下比例：乙醇：水=46：18=2.56。