[发明专利]微波化学处理

权利要求书

1.一种气体处理方法，包括：

通过具有一定长度的波导供给脉冲微波辐射，所述微波辐射在沿着所述波导的方向上传播；

在沿着所述波导的长度的第一位置处将供给气体提供到所述波导当中，大部分所述供给气体在所述微波辐射传播的方向上流动；

在所述波导的至少一部分长度上产生等离子体；

在自所述第一位置下游的第二位置处将处理气体添加到所述波导当中，大部分所述处理气体以大于5slm的流速在所述微波传播的方向上流动；且

通过控制由以下组成的组中的至少一者来控制所述等离子体的平均能量，以将所述处理气体转化成分离的组分：

所述脉冲微波辐射的脉冲频率，其中所述脉冲频率大于500Hz；和

所述脉冲微波辐射的占空比，其中所述占空比小于90％；

其中所述波导内的压力为至少0.1个大气压。

2.如权利要求1所述的气体处理方法，其中所述处理气体是甲烷，且所述分离的组分包含氢和纳米颗粒碳。

3.如权利要求2所述的气体处理方法，其中所述纳米颗粒碳包含石墨烯、石墨、碳纳米葱、富勒烯或纳米管的一种或多种形式。

4.如权利要求1所述的气体处理方法，其中所述微波辐射的脉冲频率为500Hz至1000kHz。

5.如权利要求1所述的气体处理方法，其中所述等离子体的平均能量为0.8eV至20eV。

6.如权利要求1所述的气体处理方法，其中所述波导内的压力为0.9atm至10atm。

7.如权利要求1所述的气体处理方法，其中以小于100kW的功率将所述微波辐射供给到所述波导当中。

8.如权利要求1所述的气体处理方法，其中在所述第一位置处将前驱气体添加到所述供给气体中，所述前驱气体包含氢气或稀有气体。

9.如权利要求1所述的气体处理方法，其中所述分离的组分包含H₂；且

其中所述方法进一步包括将所述分离的组分的至少一部分H₂再循环回到所述第一位置。

10.如权利要求9所述的气体处理方法，其中所述供给气体包含H₂，且所述等离子体包含氢等离子体。

11.如权利要求1所述的气体处理方法，进一步包括在所述波导中提供金属长丝，所述金属长丝用来降低用于产生所述等离子体的点火电压。

12.如权利要求1所述的气体处理方法，进一步包括提供电子源，所述电子源被配置成将电子供给到所述波导当中，从而降低用于产生所述等离子体的点火电压。

13.如权利要求1所述的气体处理方法，进一步包括提供与所述波导耦合的一对电极，其中所述电极被配置成对所产生的等离子体增加能量。

14.一种气体处理系统，包括：

波导，其具有第一气体入口、在所述第一气体入口下游的第二气体入口和一定的长度，其中所述第一气体入口被配置成接收供给气体流，且所述第二气体入口被配置成接收处理气体流；和

脉冲微波辐射源，其与所述波导耦合以提供微波辐射并在所述波导的至少一部分长度上产生等离子体，所述微波辐射在沿着所述波导的长度方向上传播以与所述处理气体反应，其中：

所述微波辐射源被配置成以500Hz至1000kHz的频率和小于90％的占空比开启和关闭脉冲所述微波辐射；

大部分所述供给气体流和大部分所述处理气体流平行于所述微波辐射传播的方向；

所述处理气体的流量大于5slm；且

所述波导被配置成适应至少0.1个大气压的压力。