[发明专利]等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的方法及设备

权利要求书

1.一种等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的方法，包括如下步骤：

1)将经过雾化处理的碳氢燃料雾滴导入同轴布置的筒形内电极和筒形外电极所构成的环状等离子体放电区中，使碳氢燃料雾滴在高能电子的撞击作用下发生基于自由基的等离子体重整反应，其中大部分的大分子碳氢链物质被打断并激活，产生大量的活性粒子和小分子混合物；

2)再将所产生的活性粒子和小分子混合物连同少量未反应的大分子碳氢链物质直接导入填充在筒形内电极空腔内的化学催化反应床层中，使它们在化学催化剂的表面发生急剧的催化反应，产生更多和更小的小分子混合物，同时筒形内电极产生的热量可为化学催化反应床层加热利用；

3)最后将所产生的小分子混合物导出，即可获得高浓度的富氢燃气。

2.根据权利要求1所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的方法，其特征在于：所述碳氢燃料为含水乙醇、甲烷、甲醇或轻汽油。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的方法，其特征在于：所述环状等离子体放电区的施加电压为5～20KV、频率为7～15KHz、电极放电间距为0.5～4mm。

4.根据权利要求1或2所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的方法，其特征在于：所述化学催化剂为镍基催化剂或铜基催化剂，所述化学催化反应的温度为320～400℃。

5.一种等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，包括同轴布置的筒形内电极(2)和筒形外电极(1)，所述筒形内电极(2)和筒形外电极(1)之间形成环状等离子体放电区(4)，所述环状等离子体放电区(4)的一端为放电区进口(8)，所述环状等离子体放电区(4)的另一端为放电区出口(10)，其特征在于：所述筒形内电极(2)的空腔内填充有化学催化反应床层(5)，所述化学催化反应床层(5)的反应床进口(11)与环状等离子体放电区(4)的放电区出口(10)位于同一侧并相连通，所述化学催化反应床层(5)的反应床出口(9)与环状等离子体放电区(4)的放电区入口(8)位于同一侧并相间隔。

6.根据权利要求5所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，其特征在于：所述筒形内电极(2)和筒形外电极(1)之间设置有筒形阻挡介质层(3)，所述筒形外电极(1)套装在筒形阻挡介质层(3)上。

7.根据权利要求6所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，其特征在于：所述筒形阻挡介质层(3)为高绝缘材料的氧化铝陶瓷或石英，其电阻率大于10¹⁴Ω/cm、介电常数值≥9，厚度为0.4～1.0mm，临界击穿电场强度400KV/cm、吸水率为0.0％。

8.根据权利要求5或6或7所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，其特征在于：所述筒形内电极(2)和筒形外电极(1)的一侧设置有密封端盖(6)，所述化学催化反应床层(5)的反应床进口(11)与环状等离子体放电区(4)的放电区出口(10)在密封端盖(6)的阻挡和导流作用下相连通。

9.根据权利要求5或6或7所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，其特征在于：所述化学催化反应床层(5)内设置有加热器(7)。

10.根据权利要求5或6或7所述的等离子体与化学催化复合重整制备富氢燃气的设备，其特征在于：所述化学催化反应床层(5)内设置有温度传感器(12)。