一种基于液相放电等离子体的在线制氢装置

1.本发明涉及在线制氢相关技术领域，具体为一种液相放电等离子在线制氢装置，特指一种可应用于车船载制氢、加氢站等分布式制氢领域的模块化在线制氢装置。


背景技术：

2.当前严峻的能源问题和气候问题，促使加快能源结构转型。氢能因其能量密度高、灵活高效、清洁无污染等优点被视为最具应用前景的替代能源之一。氢能应用方式以氢燃料电池为主，使用氢燃料电池技术代替直接燃烧，可以将氢能以更加高效的方式转化为电能这一基础能源。但氢燃料电池推广应用面临着氢气“制储输用”等亟待解决的关键问题，如何高效低成本制氢是实现氢能大规模应用的关键。现阶段缺乏安全可靠的氢气储存和输运技术，导致难以构建氢气分配网络。此外氢燃料电池汽车以配置高压储氢罐作为氢源，储氢罐内部压力高，安全性差且造价成本高。电解水制氢存在耗能较高的问题，所以当前技术方案倾向使用可再生能源发电制取“绿氢”，但并不适用作为车船载燃料电池的氢源。将等离子技术应用于制氢是近年来的研究热点，但气相放电重整制氢液存在需要外部供热、启动速度慢等问题。


技术实现要素：

3.针对以上技术问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种基于液相放电等离子体的在线制氢装置，优化了电极和反应器的结构，其中电极结构为阵列式收束放电通道的针-环电极结构，将针状电极外部的绝缘套管定向开孔，实现收束电弧放电、提高放电效率。本发明的一个方式的目的之一是合理布置并高度集成反应器内的供电、排气、进排液三项通路，提高阵列式液相放电制氢的稳定性。本发明可以实现在有限体积内的分解液态反应物进行高效制氢。本发明的一个方式的目的之一是反应器为模块式结构，可以根据产氢需求量组合配置多个制氢模块。本发明的一个方式的目的之一是为解决车船载氢燃料电池和分布式制氢的氢源在线供应问题提供一种实际可行的解决方案。
4.注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种基于液相放电等离子体的在线制氢装置，包括至少一个制氢模块；所述制氢模块包括活动密封滑块、电极结构外壳、高压电极固定板、高压电极、排气通路固定板、低压电极固定板、低压电极、储液槽、供电通路、排气通路和进排液通路；
7.所述活动密封滑块、高压电极固定板从上至下依次安装在电极结构外壳内，储液槽的顶部开口与电极结构外壳的底部连通，排气通路固定板和低压电极固定板从上至下依次安装在储液槽的上部；所述活动密封滑块与高压电极固定板连接，高压电极固定板上设有阵列通孔，高压电极的上部阵列布置在高压电极固定板的通孔上，排气通路固定板和低压电极固定板均设有与高压电极对应位置的通孔，高压电极的下部穿过排气通路固定板和
低压电极固定板的通孔与低压电极固定板内的阵列布置的低压电极配合形成阵列式的电极结构；活动密封滑块能推动高压电极固定板在电极结构外壳内移动；所述供电通路将高压电极和低压电极与供电源连接；所述排气通路将高压电极和低压电极产生的气体排出；所述进排液通路用于储液槽内液体的进排。
8.上述方案中，所述高压电极为高压电极金属丝插入高压电极绝缘套管内的组合结构，高压电极绝缘套管的上端与高压电极固定板连接，高压电极金属丝与供电通路连接；所述低压电极为低压电极供电线路连接低压电极金属环的组合结构；所述高压电极绝缘套管管壁上从上至下设有多个等距排列的径向开孔，所述高压电极绝缘套管与低压电极金属环为同轴心布置，高压电极绝缘套管的下端深入低压电极金属环内，形成同轴心悬挂结构，所述高压电极绝缘套管的径向开孔与低压电极金属环保持水平，所述低压电极金属环安装于低压电极固定板的内并与低压电极供电线路的一端连接，低压电极供电线路的另一端与供电通道连接。
9.进一步的，所述高压电极和低压电极配合形成阵列式的电极结构为阵列式的收束放电通道针-环电极结构，高压电极绝缘套管将高压电极金属丝在液体内的放电通道收束在管内，实现能量聚集，高压电极金属丝与低压电极金属环形成针-环结构。
10.上述方案中，所述供电通路包括高压电极供电通道和低压电极供电通道；高压电极供电通道布置在电极结构外壳外壁面，所述电极结构外壳内侧设有纵向布置的滑动槽，所述滑动槽底端与高压电极供电通道连通；所述高压电极固定板内嵌有高压电极供电线路，所述高压电极与高压电极供电线路的一端连接，高压电极供电线路的另一端露出高压电极固定板并与滑动槽滑动连接；
11.所述低压电极供电通道设置在储液槽的壁上；低压电极与低压电极供电通道连接。
12.上述方案中，所述排气通路包括排气通道a和排气通道b；所述排气通道a设置在储液槽的壁上，排气通道b设置在排气通路固定板内，排气通道b能够与排气通道a连通，将气体排出。
13.进一步的，所述排气通路还包括压力平衡通道；压力平衡通道设置在电极结构外壳上，将电极结构外壳内气体排出。
14.上述方案中，所述进排液通路包括进液通道、进液管、清洗通道和排液通道；所述进液通道设置在所述储液槽的壁上，进液管设置在低压电极固定板底部，进液管伸入储液槽内，所述进液通道入口端高于低压电极且出口端与进液管连通；所述排液通道设置在储液槽的壁上；
15.上述方案中，所述进排液通路还包括清洗通道；所述清洗通道设置在储液槽的壁上。
16.上述方案中，所述活动密封滑块与高压电极固定板通过连接推杆连接。
17.上述方案中，所述电极结构外壳分为上层和下层；上层和下层可拆卸连接。
18.本发明与现有技术相比，有益效果是：
19.根据本发明的一个方式，优化了电极和反应器的结构，其中电极结构为阵列式收束放电通道的针-环电极结构，将针状电极外部的绝缘套管定向开孔，实现收束电弧放电、提高放电效率。根据本发明的一个方式，合理布置并高度集成反应器内的供电、排气、进排
液三项通路，提高阵列式液相放电制氢的稳定性。本发明可以实现在有限体积内的分解液态反应物进行高效制氢。根据本发明的一个方式，反应器为模块式结构，可以根据产氢需求量组合配置多个制氢模块。根据本发明的一个方式，为解决车船载氢燃料电池和分布式制氢的氢源在线供应问题提供一种实际可行的解决方案。
20.注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
21.本发明提供下列附图作进一步说明，但下面描述中的附图为已有实施例，各附图及以下实施方式均不构成对本发明的限制。
22.图1是本发明一实施方式的制氢模块示意图；
23.图2是本发明一实施方式的制氢模块结构分解示意图；
24.图3是本发明一实施方式的的电极结构外壳局部剖面示意图；
25.图4是本发明一实施方式的制氢模块内部结构示意图
26.图5是本发明一实施方式的储液槽示意图；
27.图6是本发明一实施方式的高压电极固定板示意图；
28.图7是本发明一实施方式的高压电极供电线路示意图；
29.图8是本发明一实施方式的高压电极示意图；
30.图9是本发明一实施方式的低压电极示意图；
31.图10是本发明一实施方式的电极结构形式示意图；
32.图11是本发明一实施方式的排气通路固定板示意图；
33.图12是本发明一实施方式的低压电极固定板示意图；
34.图中，1.活动密封滑块，2.电极结构外壳，3.排气通道a，4.进液通道，5.储液槽，6.清洗通道，7.排液通道，8.低压电极供电通道，9.高压电极供电通道，10.连接推杆，11.高压电极固定板，12.高压电极；13.排气通路固定板，14.低压电极固定板，15.低压电极，16.滑动槽，17.压力平衡通道，18.高压电极固定孔，19.高压电极供电线路，20.高压电极金属丝，21.高压电极绝缘套管，22.低压电极供电线路，23.低压电极金属环，24.排气通道b，25.进液管。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.一种基于液相放电等离子体的在线制氢装置，包括至少一个制氢模块；图1所示为所述制氢模块的较佳实施方式，所述制氢模块包括活动密封滑块1、电极结构外壳2、高压电极固定板11、高压电极12、排气通路固定板13、低压电极固定板14、低压电极15、储液槽5、供电通路、排气通路和进排液通路；
39.所述活动密封滑块1、高压电极固定板11从上至下依次安装在电极结构外壳2内，储液槽5的顶部开口与电极结构外壳2的底部连通，排气通路固定板13和低压电极固定板14从上至下依次安装在储液槽5的上部；所述排气通路固定板13和低压电极固定板14的接触面为密封结构；所述活动密封滑块1与高压电极固定板11连接，高压电极固定板11上设有阵列通孔，高压电极12的上部阵列布置在高压电极固定板11的通孔上，排气通路固定板13和低压电极固定板14均设有与高压电极12对应位置的通孔，高压电极12的下部穿过排气通路固定板13和低压电极固定板14的通孔与低压电极固定板14内的阵列布置的低压电极15配合形成阵列式的电极结构；活动密封滑块1能推动高压电极固定板11在电极结构外壳2内移动；所述供电通路将高压电极12和低压电极15与供电源连接；所述排气通路将高压电极12和低压电极15产生的气体排出；所述进排液通路用于储液槽5内液体的进排。
40.所述高压电极12为高压电极金属丝20插入高压电极绝缘套管21内的组合结构，高压电极绝缘套管21的上端与高压电极固定板11连接，高压电极金属丝20与供电通路连接；所述低压电极15为低压电极供电线路22连接低压电极金属环23的组合结构；所述高压电极绝缘套管21管壁上从上至下设有多个等距排列的径向开孔，所述高压电极绝缘套管21与低压电极金属环23为同轴心布置，高压电极绝缘套管21的下端深入低压电极金属环23内，形成同轴心悬挂结构，所述高压电极绝缘套管21的径向开孔与低压电极金属环23保持水平，所述低压电极金属环23安装于低压电极固定板14的内并与低压电极供电线路22的一端连接，低压电极供电线路22的另一端与供电通道连接。
41.所述低压电极金属环23形状与低压电极固定板14开孔一致并内嵌于开孔内侧，高压电极金属丝20尖端与低压电极金属环23构成通路，在低压电极固定板14开孔内部放电形成等离子体分解液体物质产生气体。
42.所述高压电极12和低压电极15配合形成阵列式的电极结构为阵列式的收束放电通道针-环电极结构，高压电极绝缘套管21将高压电极金属丝20在液体内的放电通道收束在管内，实现能量聚集，高压电极金属丝20与低压电极金属环23形成针-环结构。
43.所述供电通路包括高压电极供电通道9和低压电极供电通道8；高压电极供电通道9内嵌在电极结构外壳2外壁，所述电极结构外壳2内侧设有纵向布置的滑动槽16，所述滑动槽16底端与高压电极供电通道9连通；所述高压电极固定板11内嵌有高压电极供电线路19，所述高压电极12与高压电极供电线路19的一端连接，高压电极供电线路19的另一端露出高压电极固定板11并与滑动槽16滑动连接，滑动槽16内部嵌有金属层与高压电极供电线路19连接构成滑动电路，滑动槽长度与高压电极活动范围一致；所述高压电极供电通道9位置高
度与内侧滑动槽16底端一致，可以实现外接电源对内侧滑动槽16和高压电极供电。
44.所述低压电极供电通道8设置在储液槽5的壁上；低压电极15与低压电极供电通道8连接。
45.根据本实施例，优选的，所述排气通路包括排气通道a3和排气通道b24；所述排气通道a3设置在储液槽5的壁上，排气通道b24设置在排气通路固定板13内，排气通道b24能够与排气通道a3连通，将气体排出。
46.根据本实施例，优选的，所述排气通路还包括压力平衡通道17；压力平衡通道17设置在电极结构外壳2上，将电极结构外壳2内气体排出，起到给排气和平衡压力的作用。
47.根据本实施例，优选的，所述进排液通路包括进液通道4、进液管25、清洗通道6和排液通道7；所述进液通道4设置在所述储液槽5的壁上，进液管25设置在低压电极固定板14底部，进液管25伸入储液槽5内，所述进液通道4入口端高于低压电极15且出口端与进液管25连通；所述排液通道7设置在储液槽5的壁上。
48.根据本实施例，优选的，所述进排液通路还包括清洗通道6；所述清洗通道6设置在储液槽5的壁上。
49.根据本实施例，优选的，所述活动密封滑块1与高压电极固定板11通过连接推杆10连接，能实现两个滑块同步运动。所述连接推杆10材质硬度满足滑块运动受力要求，连接推杆10长度大于高压电极绝缘套管21的长度。
50.根据本实施例，优选的，所述电极结构外壳2分为上层和下层；上层和下层可拆卸连接。所述活动密封滑块1与电极结构外壳2内侧构成滑动密封结构，防止气体泄露。
51.如图1所示，优选的，所述制氢模块外观为封闭的柱体，壁面保留排气通道a3、进液通道4、清洗通道6、排液通道7、低压电极供电通道8、高压电极供电通道9。图2为所述制氢模块的结构分解示意图，将制氢模块拆分从上端到下端依次为：活动密封滑块1、电极结构外壳2、连接推杆10、高压电极固定板11、高压电极12、排气通路固定板13、低压电极固定板14、低压电极15、储液槽5。
52.电极结构为本发明的关键核心，该部分的实施方式决定着制氢的产氢速度和能量效率。高压电极12与低压电极15形成收束放电通道的针-环电极结构。高压电极12由高压电极金属丝20和高压电极绝缘套管21组成，如图8所示。高压电极金属丝20材料选用熔点高、导电性好的金属，例如镍、钨、镍铬合金等，高压电极金属丝20直径在满足放电高温损耗的前提下根据实际分解液体所需的电场强度进行选择。高压电极绝缘套管21内径需大于高压电极金属丝20的直径，高压电极绝缘套管21的壁厚根据放电特性调整，材质可选择氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、石英玻璃等硬度较高的耐高温绝缘材料。高压电极绝缘套管21的壁有径向开孔，孔沿壁面等距排列，径向开孔作为电弧收束的放电通道，使放电高能量区域集中在开孔通道内；低压电极15包括低压电极金属环23与低压电极供电线路22，如图9所示。低压电极15材质为导电性能良好的金属，低压电极金属环23内径大于高压电极绝缘套管21的外径，优选为3到5倍，具体参数可根据放电模式进行调整。电极结构组合方式如图10所示，高压电极金属丝20插入高压电极绝缘套管21内部，高压电极绝缘套管21与低压电极金属环23同轴心布置，高压电极绝缘套管21径向开孔始终保持与低压电极金属环23高度一致。高压电极绝缘套管21的作用是包裹金属丝20并且仅让金属下尖端在液体中放电，高压电极金属丝20下尖端通过高压电极绝缘套管21的径向开孔与液体接触。所述高低压电极配合并由高
压电极绝缘套管21的径向开孔收束放电范围，在孔内通道的高能量区域产生等离子体冲击气液界面，持续分解液体产生氢气。本发明的电极采用阵列式结构来控制产气量，即多根高压电极12分别对应多个低压电极金属环23，如图10所示。本实施例中，优选的，采用5
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5的矩阵阵列结构，可根据产气需求量和内部流场结构对阵列方式和数量进行调整，因为每组电极的实施方式完全一致，所以不对阵列结构中的每个电极进行单独说明和标注。
53.如图2和图4所示。所述活动密封滑块1与电极结构外壳2组成滑动密封结构。连接推杆10将活动密封滑块1与高压电极固定板11连接，以活动密封滑块1作为驱动，实现高压电极固定板11沿电极结构外壳2内壁滑动，活动密封滑块1的外接驱动来源和形式可根据实际情况选择。电解结构外壳2为耐高温的绝缘材质，分为上下两层，该结构的目的为方便加工和拆卸维护，活动密封滑块1在上层范围内活动，高压电极固定板11在下层范围内活动，下层内侧布置滑动槽16，如图3所示。滑动槽16为供电通路的组成部分，内侧有金属层。如图6所示，高压电极供电线路19有部分露出高压电极固定板11，露出部分插入滑动槽16。高压电极12在上下运动过程中保持高压电极供电线路19的露出部分与滑动槽19滑动连接，满足供电需求。电极结构外壳2的下层部分有高压电极供电通道9如图3所示，该通道穿透壁面与滑动槽16底端连接，该通道连接外部供电电源。电极结构外壳2壁面布置压力平衡通道17，该通道可释放泄露至电极结构外壳2密封部分的气体，平衡内部压力保证制氢模块安全稳定运行。如图6所示，高压电极固定板11内嵌有高压电极供电线路19和高压电极固定孔18。优选的，高压电极固定板11为聚四氟乙烯材质，能满足内部通道加工和绝缘的要求。高压电极固定孔18分为两段，包括第一段开孔和第二段开孔，第一段开孔的孔径大于第二段开孔的孔径：第一段开孔位于高压电极固定板11下表面，可将高压电极绝缘套管21的上端固定在板上；第二段开孔位于高压电极固定板11内部，并将第一段开孔与高压电极供电线路19相连，高压电极金属丝20上端由此穿过，在高压电极供电线路19上方覆盖绝缘层防止短路。高压电极供电线路19为金属导线内嵌于高压电极固定板11内部，主要作用是为高压电极12供电。高压电极供电线路19优选为同材质，铜线直径满足所配置电压需求。每根高压电极12均对应一条高压电极供电线路19，如图7所示。高压电极供电线路19一端与高压电极金属丝20相连，另一端露出高压电极固定板11并与滑动槽16相连。当高压电极金属丝20放电过程发生损耗时，通过活动密封滑块1及其连接部分调节高压电极12的高度，使高压电极绝缘套管21的径向开孔位置与低压电极金属环23保持水平；电极结构外壳2封闭反应器并保持供电和控制反应器内部压力平衡。需要调节高压电极12高度的原因是等离子体放电过程中产生局部高温使高压电极金属丝20下尖端发生损耗，其长度减小后电极尖端无法对应径向开孔位置，由两侧的双通道收束放电变为管内的单通道收束放电，虽然能保持稳定放电但制氢能量效率下降，所以需推动高压电极12使其高度下降，令高压电极绝缘套管21的下一个径向开孔位置与低压电极金属环23高度一致。
54.如图2和图4所示，所述储液槽5主要作用是储存反应液体，同时是进排液通路的载体，侧面布置有排气通道a3、进液通道4、清洗通道6、排液通道7、低压电极供电通道8，如图5所示。储液槽5内部有限位台用于放置排气通路固定板13和低压电极固定板14，可以将排气通路固定板13、低压电极固定板14与储存液体的部分分离。排气通路固定板13和低压电极固定板14分别内嵌有排气通道b24和低压电极15，排气通路固定板13和低压电极固定板14均根据高压电极12的对应位置开孔，如图11和图12所示，高压电极12从开孔位置穿过排气
通路固定板13和低压电极固定板14的上面。低压电极固定板14的材质需满足绝缘、高温以及等离子体冲击作用的要求，内嵌有低压电极15，低压电极固定板14边缘位置布置有进液通道4，底部设有进液管25，如图12所示。低压电极金属环23外径与低压电极固定板14的开孔尺寸相同并内嵌于开孔内，每支高压电极12对应一个低压电极金属环23。低压供电线路22内嵌于低压电极固定板14，一端连接低压电极金属环23，另一端露出低压电极固定板14并插入储液槽5壁面上的低压电极供电通道8，如图2和图12所示。排气通路固定板13的开孔为两段结构，如图11所示。开孔下段为排气通路的组成部分，孔径与低压电极固定板14上的孔径一致，孔内壁侧面连接排气通道b24。所述排气通道b24的排气出口位于所述排气通路固定板13侧面与所述排气通道a3位置对应并构成固定密封连接。开孔上段有防止气体泄露的作用，所以其内径与高压电极绝缘套管21的外径一致，孔内壁有密封橡胶层，当高压电极12插入时与其壁面组成密封结构。排气通路固定板14内部的排气通道b24一端与开孔下端内壁连接，另一端连接储液槽5壁面的排气通道a3。高压电极金属丝20和低压电极金属环23之间的放电击穿区域即低压电极固定板14的开孔内部产生氢气。在产生氢气的过程中，需要控制储液槽5内部的液位高度，液位需淹没低压电极金属环23同时低于低压电极固定板14的上表面。所述高压电极金属丝20插入高压电极绝缘套管21内部，上端连接高压电极固定板11内部的供电电路，向下的尖端为高压电极的放电位置，始终保持浸没与反应液体，气体由高压电极金属丝20尖端放电位置产生。
55.产生氢气的原理是在高低压电极在液体内放电击穿产生等离子体，等离子体放电通道内的高能量聚集协同催化作用会使反应液体分解为气体，所以保证高低压电极间的供电稳定是产氢稳定的前提。供电源的高压端与高压电极供电通道9连接，连接方式为插入式并在接口处做绝缘密封处理。高压电极供电通道9的内部与电极结构外壳2的滑动槽16相通，所述供电源高压端通过高压电极供电通道9直接插入滑动槽16底端，通过滑动槽16内侧的金属层向与之相连的高压电极供电线路19的一端供电，高压电极供电线路19另一端与高压电极金属丝20连接，完成高压端供电。供电源的低压端与低压电极供电通道8连接，连接方式为插入式并在接口处做绝缘密封处理。所述供电源低压端在低压电极供电通道8内，与低压电极供电线路22的一端相连，低压电极供电线路22的另一端与低压电极金属环23相连，完成低压端供电。高压电极金属丝20的下尖端与环绕的低压电极金属环23之间的电场强度梯度较高，会在高压电极绝缘套管21的径向开孔的收束作用下，沿径向开孔通道两侧击穿放电产生等离子体。在本发明的供电电路中，每个高压电极12都对应单独的高压电极供电线路19，如图6和图7所示，通过高压供电端监测每个电极的放电情况，控制电源参数以及高压电极高度和液位高度。低压电极金属环23则根据高压电极12的阵列方式进行串联，如图9所示。需要说明的是，根据负载不同，即液体工质不同，最佳电源参数也不同，重点在于调节放电电压和频率以及波形，一般在高压低频的脉冲放电作用下本发明有较高的能量效率。
56.排气通路作用是将产生的气体排出制氢模块。气体的产生位置在高压电极金属丝20与低压电极金属环23之间，即低压电极固定板14的开孔内部。气体由低压电极固定板14的开孔内部排入排气通路固定板13的下段开孔内，气体由此进入排气通路固定板内部的排气通道b24，排气通道b24的出口端连接储液槽5上的排气通道a3，完成排气过程。排气通道b24根据高压电极12的阵列方式将排气通路固定板13下段开孔串联，将气体分段排出以减
小排气通道b24的管径和内部压力，防止破坏密封结构导致气体泄露。在高压电极绝缘套管21位于电解结构外壳2中的径向开孔处以及排气通路固定板13的上段开孔与高压电极绝缘套管21的连接处有微量气体泄露，压力平衡通道17可排出电极结构外壳2内的气体，保持内部压力稳定。
57.进排液通路作用是通入和排出反应液体，保持储液槽5内的液位和液体温度稳定。进液通道4分为两端，分别位于储液槽5的壁面与低压电极固定板14的对应位置处，如图5和图12所示。液体由进液通道4进入低压电极固定板14，后通过下端的进液管25排入储液槽5。液体可通过排液通道7排出制氢模块，当反应液体为醇类物质时，会有积碳析出沉积在储液槽5底部，可通过位于储液槽5底部的清洗通道6进行清洗。进排液过程通过外部系统进行控制，保持液位始终高于放电区域。放电击穿过程中不能转化为化学能的部分电能会转化为内能使溶液温度升高，当温度高于液体沸点时，会有大量液体汽化由排气通道排出，增大了气体的后处理难度。所以需要通过进排液换热，控制储液槽5内的液体处于合适的温度范围，同时研究发现不同液体温度下的放电参数有较大差别，可根据温度变化与能量效率的理论模型合理控制进排液的换热过程。
58.本发明为保证产气稳定排出制氢模块，在结构组合中采用多处密封结构防止气体泄露，分为接触面固定密封和滑动密封两类。本发明中的接触面固定密封包括：电极结构外壳2和储液槽5的接触面、排气通路固定板13和低压电极固定板14的接触面、储液槽5和排气通路固定板13以及低压电极固定板14的接触面、低压电极供电线路22的露出端与储液槽5的结合部分。接触面滑动密封包括：活动密封滑块1和电极结构外壳2的接触面、高压电极12和排气通路固定板13上段开孔的接触面。本发明外接管路的位置包括排气通道a3、进液通道4、清洗通道6、排液通道7、压力平衡通道17，以上通道均布置内螺纹结构，可以连接外螺纹管路有效防止进排液和排气过程发生泄露。
59.本发明为一种可应用于车船载制氢、加氢站等分布式制氢场景的在线制氢装置，利用液相放电等离子体技术结合阵列式收束放电通道的针-环电极结构可实现高效快速制氢。本发明使用液态富氢燃料直接分解制氢替代传统的压缩储氢罐供氢方式，提高安全性的同时解决氢气“制储输用”的关键问题。相比于传统的蒸汽重整等离子体制氢方式，本发明具有无需外部供热，启动响应速度快，反应温度、压力较低等优势。相比于传统的液相等离子体制氢装置，在电极结构方面进行优化，配合电源参数控制可大幅度提高产氢速度和能量效率。本发明内部为阵列式电极结构，根据氢气需求量配置不同的阵列数量。制氢装置整体为模块化结构，内部集成供电、排气、进排液通路和阵列式电极，结构紧凑体积小，方便更换、装配和运输，可作为分布式和移动式氢源的技术解决方案。本发明液相中直接放电分解反应物制氢可以保证制氢装置结构紧凑，同时优化制氢能量效率、产氢速率，是一种具有研究和推广应用前景的制氢方式。
60.所述高压电极金属丝20与低压电极金属环23构成针-环电极结构，由高压电极绝缘套管21及其径向开孔收束放电通道，针和环电极尺寸可根据所需放电特性进行调整。该电极结构可阵列式布置，阵列方式以及阵列数量可根据产气需求量和流场结构进行调整，能收束高能量放电通道从而提高产氢速度和能量效率。
61.本发明整体为模块化结构，内部合理布置并高度集成排气、进排液、供电三项通路和电极阵列，结构紧凑体积较小，便于运输、更换和装配，可应用于车船载燃料电池、加氢站
等分布式在线制氢场景。
62.反应液体不局限于某一种液体，可以为富含氢原子的任意液体，例如甲醇、乙醇、氨水等，性质为低电导率的富氢液体在该技术方案中可获得较好的制氢效率。
63.所述高压电极金属丝20可采用钨、镍、铂、镍铬合金合金等具有高电导率和等离子体催化性质的材料。所述低压电极金属环23可采用镍铬合金、铜等高电导率金属，但需注意选用金属材质不能与选用的反应物液体发生反应，例如铜电极会与氨水发生反应，所以选用氨水为反应液体时，铜材质电极不能暴露在液体或液体蒸汽中。所述电极结构外壳2的滑动槽16内嵌金属层以及低压电极金属线材料均为高电导率金属。
64.本发明为制氢模块，在实际使用过程中，可以根据需要配置控制系统、动力驱动、阀门、管件、泵、换热器等外接设备或装置。
65.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。