等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台

技术特征：
1.等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，包括供气系统、介质阻挡放电反应系统、高压电源系统及产物检测系统；供气系统，用于精准供应稀释气体及二氧化碳反应气体，在产物中存在液体时对管道加热从而实现液体汽化，在实验的过程中控制整个反应系统所需要的压力；介质阻挡放电反应系统，用于提供实验所需的温度、压力的反应场所，在反应器的一侧设计有两个对冲切向进气口，并在双层介质阻挡放电结构之间填充催化剂，同时提供双层介质阻挡放电结构产生的均匀的非平衡等离子体环境；高压电源系统，用于提供产生等离子体的持续电场，并监测反应时的电压电流变化；产物检测系统，用于收集并检测反应结束时的产物，实现二氧化碳重整过程中微分组分的测定与分析。2.根据权利要求1所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，燃料供给系统包括反应气体、质量流量计及控制软件、加热带、热电偶及温度控制器以及微量调节阀；反应气体以及稀释气体在经过质量流量计及控制软件的精准控制后通入反应器的切向进气口，在热电偶及温度控制器的调控下，加热带将管道加热到指定温度，实现反应温度的控制及液体产物的气，并通过微量调节阀控制排出相应气量，以维持反应系统中的压力恒定。3.根据权利要求1所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，介质阻挡放电反应系统包括电加热炉、外层石英流动管、切向进气口、外置不锈钢电极、内置不锈钢电极以及包覆在不锈钢电极上的内层石英管以及催化剂及固定装置；整个反应器放置于电加热炉中；反应器的一侧设置有两个对冲切向进气口，从切向对冲进气口进入的二氧化碳反应气会形成在内层石英管和外层石英流动管之间绕着中心轴线螺旋前进的气流，从而延长反应气在等离子体区域的滞留时间，提供放电扰动，增强石英管表面的细丝放电，增强反应区内的电场强度；外置不锈钢电极、外层石英流动管、内层石英管及内置不锈钢电极四个部分保持同轴，双层的介质阻挡放电结构确保产生均匀的非平衡等离子体；在反应器的等离子体放电区间放置相应的催化剂，如ni-al2o3、fe-石墨烯、ru-al2o3等，并使用石英棉材料进行固定；在密封法兰两侧轴心开孔，引出内置不锈钢电极与电源相连，同时在出气方向的法兰侧另开一孔用于出气。4.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，电加热炉为整个反应系统提供100mm的恒定温度区域。5.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，反应器两端由密封法兰结合橡胶密封圈进行密封。6.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，双层石英管能够产生更加均匀的电场，从而产生更加均匀的非平衡等离子体区。7.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，两个对冲切向进气口使反应气延长在等离子体区的滞留时间，并加强扰动增强石英管表面的细丝放电，从而增强反应区内的电场强度。
8.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，电加热炉能够为反应提供298k-1273k较宽的起始温度条件。9.根据权利要求3所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，高压电源供电系统包括高压电源、电压探头、电流监测环以及示波器；高压电源的正、负电极分别接外置不锈钢电极、内置不锈钢电极，放电过程中产生的电压和电流变化由电压探头及电流监测环检测，并于示波器上显示。10.根据权利要求1所述的等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，其特征在于，产物检测系统包括气相色谱仪、气相色谱/质谱联用仪以及计算机控制系统；产物经管道外置的加热带气化后进入气相色谱仪及气相色谱/质谱联用仪，在计算机控制系统的控制之下进行微分测定并显示，每组实验重复三次以上，以确保实验结果的准确性。

技术总结
本发明等离子体协同催化剂辅助二氧化碳重整制燃料的实验平台，该装置包括供气系统、介质阻挡放电反应器、高压电源系统及产物检测系统。介质阻挡放电反应器包括催化剂及固定装置、切向进气口、石英管、外置不锈钢电极、内置不锈钢电极等。外置不锈钢电极紧紧包裹在外层石英流动管外壁，内置不锈钢电极表面包覆有第二层石英管。二氧化碳在等离子体和催化剂的协同作用下，将会实现二氧化碳的高效定向转化；二氧化碳等反应气通过外层石英流动管一侧的两个对称对冲切向进气口进入反应器，过程中形成的旋流可以有效地延长二氧化碳在等离子体放电区域的滞留时间，并引起放电扰动，增强石英管壁面的细丝放电，从而增强反应区内的电场强度的效果。强度的效果。强度的效果。


技术研发人员：黄佐华 赵韵 胡二江 周萌 殷阁媛
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/9/2