一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台

技术特征：
1.一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，包括进气系统、反应系统、电源供电系统、产物检测系统和排气系统；进气系统，用于提供nh3与ar的混合与加热，当nh3被液化时，首先将nh3汽化，再与ar混合；反应系统，用于为催化氨制氢实验过程提供可控的反应区，同时提供介质阻挡放电结构，产生均匀的非平衡等离子体；电源供电系统，用于提供持续稳定的电场，检测放电过程中的电压曲线和电流曲线，确保反应过程中放电的均匀性；产物检测系统，通过傅里叶红外光谱分析等离子体辅助氨气分解过程中nh3的消耗，气相色谱系统分析氨分解生成的h2和n2，实现气体转换过程中组分的诊断与分析；排气系统，用于观察测定反应器中的压力变化，并将反应的生成气排出系统。2.根据权利要求1所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，进气系统包括气体燃料(1)、质量流量计(2)、流量计控制器(3)和氨气加热带(4)；气体燃料(1)和稀释气体通过质量流量计(2)连接至不锈钢管中加热与混合，质量流量计(2)由流量计控制器(3)为其供电并提供流量。3.根据权利要求1所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，反应系统包括氨气加热带(4)、电加热炉(5)、石英管(6)、催化剂(7)、外置铜环电极(8)、内置铜棒电极(9)和k型热电偶(10)；整个反应结构的两端由橡胶圈密封，催化反应器的温度由电加热炉(5)控制；外置铜环电极(8)、石英管(6)、内置铜棒电极(9)和包覆在铜环电极内侧的石英管(6)四个部件之间保证预设的同轴度，构成均匀的放电区域，在排气端经微量调节阀(21)和真空泵(22)流出；k型热电偶(10)通过石英管(6)外侧的密封法兰的开孔位置伸进石英管(6)内对催化剂反应区内的温度进行实时监测，k型热电偶(10)的探头处位于放电区域的末端，以免对放电干扰。4.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，电源供电系统包括示波器(11)、电压探头(12)、电流探头(17)和放电电源(13)；放电电源(13)的正极和负极分别连接外置铜环电极(8)和内置铜棒电极(9)探测并通过电压探头(12)和电流探头(17)在示波器(11)上实时记录电流和电压信号。5.根据权利要求4所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，放电电源(13)支持交流电源和脉冲电源产生的等离子体放电。6.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，石英管(6)具有双层介质结构，能够产生均匀的放电电场。7.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，催化剂fe/ceo2(7)能够使5％nh3/ar充分分解。8.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，石英管(6)的外径是19mm，内径是15mm，石英管(6)内置砂芯，砂芯内部穿过内置铜棒电极(9)。9.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，产物检测系统包括数字真空计(14)、温度控制器(15)、气相色谱仪(16)、傅里叶红外光谱仪(20)和计算机(18)，其中温度控制器(15)实时监测氨气加热带(4)的温度；反应后的气体压
力由数字真空计(14)检测，之后一路流经干燥剂(19)后经过傅里叶红外光谱仪(20)检测消耗nh3，一路通入气相色谱仪(16)进行h2和n2检测，并将结果记录于计算机(18)上。10.根据权利要求3所述的一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，其特征在于，产物排气系统包括微量调节阀(21)和真空泵(22)；通过旋转微量调节阀(21)，控制真空泵(22)排入大气的气量，控制反应结构中的压力，将多余的废气排出。

技术总结
本发明公开了一种等离子体协同催化剂的氨制氢实验平台，包括进气系统、反应系统、电源供电系统、产物检测系统和排气系统；该实验平台放电电源是纳秒脉冲直流电源，所用催化剂的化学表达式是Fe/CeO2。本发明所用原料廉价易得、实验条件温和，制备工艺简单，绿色环保，具有良好的科学意义和重要的应用前景。本发明采用的氨制氢实验平台，Fe/CeO2催化氨制氢的反应活性高于“等离子体”和“催化剂”分别催化氨分解的活性，等离子体协同催化剂的氨制氢方法可以显著提高氨制氢效率。可以显著提高氨制氢效率。可以显著提高氨制氢效率。


技术研发人员：胡二江 高一博 仪洋 殷阁媛 黄佐华
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/2/3