本发明专利技术涉及一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器和装置，其中加热器包括：本体，所述本体内设置有第一加热电极和第二加热电极，所述第一加热电极和第二加热电极将所述本体分割成三部分，分别为进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区；所述进气端均化区设置有进气端口，所述出气端均化区设置有出气端口，所述焦耳加热区内设置有碳气凝胶。本发明专利技术使得整个加热过程具有低能耗、快启动的优点。优点。优点。
【技术实现步骤摘要】
基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器和装置
[0001]本专利技术涉及热催化
，特别是涉及一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器和装置。
技术介绍
[0002]三维碳气凝胶因其导电纤维网络自身的电导属性，有望在加热载体方面，特别是高温热催化方面得到更好的应用。但考虑到三维碳气凝胶结构中碳基材料的质脆属性，目前多侧重于对其力学性能和吸附性能的测试与改进，如压缩循环、油水分离以及在受力条件下的力
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电信号传感检测等方面应用。而在电学性能测试方面，多侧重于高低温热稳定性和耐热性能的探究。尚未见有将其作为加热载体，并将其集成于装置模块中的报道。
[0003]另外，敞开体系中，碳基结构极易与空气中的氧气发生化学反应，导致三维结构的塌陷，进而破坏其内部导电网络的完成下，因而限制其使用的上限温度。更有甚者，强烈的化学反应还可能会出现明火，这在热催化环境下是必须杜绝的，进而对热催化加热载体的热稳定性和整个加热装置的设计提出了新要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器和装置，使得加热过程能够实现低能耗且快响应。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，包括本体，所述本体内设置有第一加热电极和第二加热电极，所述第一加热电极和第二加热电极将所述本体分割成三部分，分别为进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区；所述进气端均化区设置有进气端口，所述出气端均化区设置有出气端口，所述焦耳加热区内设置有碳气凝胶。
[0006]所述第一加热电极和第二加热电极通过耐高温树脂与所述本体密封连接。
[0007]所述碳气凝胶设置到所述焦耳加热区内时，所述碳气凝胶的径向形变量为5
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40％。
[0008]所述本体包括筒状结构，所述筒状结构在所述进气端均化区设置有进气端导气片，在所述出气端均化区设置有出气端导气片，所述进气端导气片上设置有所述进气端口，所述出气端导气片上设置有出气端口。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热装置，包括上述的基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，所述进气端口连接有进气管道，所述出气端口连接有出气管道；所述进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区均设置有温度传感器，所述第一电极和第二电极均与加热器控制系统相连，所述加热器控制系统根据所述温度传感器检测到的温度对所述第一电极和第二电极的通断进行控制。
[0010]所述加热器外还包覆有加热器保温区，所述加热器保温区包括依次包覆的陶瓷海
绵层、玻璃纤维层、橡塑海绵层和耐高温胶带。
[0011]所述出气管道外包覆有出气端保温区，所述出气端保温区包括依次包覆的加热带、陶瓷海绵层、玻璃纤维层、橡塑海绵层和耐高温胶带；所述加热带设置有加热带温度控制系统，所述加热带温度控制系统根据设置在加热带内的温度传感器采集到的温度与预设温度调整所述加热带的工作状态。
[0012]所述进气管道上沿着气体流动方向依次设置有第一质量流量计和常温压力变送器；所述出气管道上沿着气体流动方向依次设置有耐高温压力变送器和第二质量流量计。
[0013]所述加热器控制系统包括PID温度控制器、低压直流电源和固态继电器；所述PID温度控制器和所述低压直流电源的供电用交变电源；所述固态继电器与所述低压直流电源相连；所述温度传感器将采集到的温度反馈到所述PID温度控制器，所述PID温度控制器根据采集到的温度和设定温度调控所述固态继电器，所述固体继电器实现对所述低压直流电源的开闭，以实现对所述加热器的控制。
[0014]有益效果
[0015]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术巧妙的结合三维碳气凝胶自身的导电属性，设计得到一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，该加热器可扩充阵列，整个加热过程具有低能耗、快启动的优点，在高温热催化领域中具有很好的发展潜力，为解决传统能源消耗问题提供新思路。本专利技术结合所设计的加热器，设计得到一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热装置，该装置简单有效，可以对温度的有效调控，进而实现对气流的加热温度调控，为实现碳气凝胶在高温热催化领域的技术应用提出新方案。
附图说明
[0016]图1是本专利技术第一实施方式的结构示意图；
[0017]图2是本专利技术第二实施方式的结构示意图；
[0018]图3是本专利技术第二实施方式中加热器保温区的结构示意图；
[0019]图4是本专利技术第二实施方式中出气端保温区的结构示意图；
[0020]图5是本专利技术第二实施方式中加热器控制系统的结构示意图；
[0021]图6是本专利技术第二实施方式中加热带温度控制系统的结构示意图；
[0022]图7是本专利技术第二实施方式中焦耳加热区的温度变化曲线图；
[0023]图8是本专利技术第二实施方式中流经加热器的气体温度变化曲线图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]本专利技术的第一实施方式涉及一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，包括本体，所述本体内设置有第一加热电极和第二加热电极，所述第一加热电极和第二加热电极将所述本体分割成三部分，分别为进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区；所
述进气端均化区设置有进气端口，所述出气端均化区设置有出气端口，所述焦耳加热区内设置有碳气凝胶。
[0026]如图1所示，所述本体1为圆柱体结构，本实施方式中的本体1采用石英管1
‑
8实现。本体1包括：进气端均化区1
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1、焦耳加热区1
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2和出气端均化区1
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3。本实施方式中正极(即第一电极)1
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4和负极(即第二电极)1
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5均采用不锈钢网加热电极。
[0027]其中，焦耳加热区1
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2内装载有碳气凝胶1
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7，该碳气凝胶1
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7包括但不限于碳纳米纤维气凝胶基、氧化石墨烯气凝胶基以及碳纳米管气凝胶基等碳基气凝胶。所述碳气凝胶具有尺寸可调、焦耳热响应、柔韧可压缩的特点，且内部具有多孔网络结构，为载流子的移动提供丰富的通路。焦耳加热区1
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2两端的进气端均化区1
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1和出气端均化区1
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3可以防止出现湍流现象。
[0028]在本实施方式中，圆柱体结构的本体1内气凝胶装载量与石英管1
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8高度相关，确切本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，包括本体，其特征在于，所述本体内设置有第一加热电极和第二加热电极，所述第一加热电极和第二加热电极将所述本体分割成三部分，分别为进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区；所述进气端均化区设置有进气端口，所述出气端均化区设置有出气端口，所述焦耳加热区内设置有碳气凝胶。2.根据权利要求1所述的基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，其特征在于，所述第一加热电极和第二加热电极通过耐高温树脂与所述本体密封连接。3.根据权利要求1所述的基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，其特征在于，所述碳气凝胶设置到所述焦耳加热区内时，所述碳气凝胶的径向形变量为5
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40％。4.根据权利要求1所述的基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，其特征在于，所述本体包括筒状结构，所述筒状结构在所述进气端均化区设置有进气端导气片，在所述出气端均化区设置有出气端导气片，所述进气端导气片上设置有所述进气端口，所述出气端导气片上设置有出气端口。5.一种基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热装置，其特征在于，包括如权利要求1
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4中任一所述的基于焦耳热效应的三维碳气凝胶基载体用加热器，所述进气端口连接有进气管道，所述出气端口连接有出气管道；所述进气端均化区、焦耳加热区和出气端均化区均设置有温度传感器，所述第一电极和第二电极均与加热器控制系统相连，所述加热器控制系统根据所述温...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞昊，胡光凯，黄涛，刘东，王江宇，俞彬，朱美芳，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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