一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置，包括放电单元封装板和介质层、金属颗粒和金属电极，所述放电单元封装板包括结构相同的密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ，且密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ相对设置，并且密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ之间的四周通过螺丝紧密固定，所述密封板件Ⅰ的内部设置有水冷腔Ⅰ，并且密封板件Ⅱ的内部设置有水冷腔Ⅱ，水冷腔Ⅰ与水冷腔Ⅱ的左右两侧均设有进、出水孔，进、出水孔与外部温度为4

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置


[0001]本专利技术涉及臭氧合成装置
，具体为一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置。

技术介绍

[0002]臭氧作为一种公认的绿色强氧化剂，在空气净化、污水处理、医用消毒等生产生活中具有广泛的应用，且效果显著；近年来，面对日趋严重的环境污染问题，高效的臭氧合成对于臭氧(高级)氧化技术处理环境污染问题显得尤为重要。如何同时提高放电反应器的臭氧合成浓度和效率(使臭氧高效合成)一直是困扰臭氧工作者的科学技术难题。要解决该难题，放电过程中应保证反应器获得高注入能量且该注入能量应能向电子有效转移，以显著提高放电等离子体的电子温度(反映电子能量)与电子密度。这即能确保等离子体可提供足够的高能电子与氧分子碰撞以产生大量的氧原子进行臭氧合成反应；还有利于减少放电过程中不必要的热损耗(如介质损耗等)带来的臭氧热分解，提高放电能量利用率。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置，以显著提升等离子体中的高能电子密度和氧原子密度以及放电能量效率，极大地促进臭氧合成，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置，包括放电单元封装板和介质层、金属颗粒和金属电极，所述放电单元封装板包括结构相同的密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ，且密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ相对设置，并且密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ之间的四周通过螺丝紧密固定，所述密封板件Ⅰ的内部设置有水冷腔Ⅰ，并且密封板件Ⅱ的内部设置有水冷腔Ⅱ，水冷腔Ⅰ与水冷腔Ⅱ的左右两侧均设有进、出水孔，进、出水孔与外部温度为4
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10摄氏度的冷却水源连接，密封板件Ⅰ的下表面和密封板件Ⅱ的上表面两端分别设有半圆形进、出气孔，密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ上的半圆形进、出气孔紧密组成合圆形进、出气孔，所述圆形进、出气孔通过转接头与外界气路相连，密封板件Ⅰ的下表设有凹槽Ⅰ，所述密封板件Ⅱ的上表面设有与凹槽Ⅰ相对应的凹槽Ⅱ，两个圆形进、出气孔与凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ之间形成的放电单元腔连通，且放电单元腔的内部设有介质层，介质层为平板或者圆筒状结构，介质层包括介质层Ⅰ和介质层Ⅱ，放电单元腔的内部设有金属电极，金属电极包括金属电极Ⅰ和金属电极Ⅱ，所述介质层Ⅱ与凹槽Ⅱ的底部之间设有金属电极Ⅱ，所述介质层Ⅰ与凹槽Ⅰ之间设有金属电极Ⅰ，所述介质层Ⅰ和介质层Ⅱ之间形成放电间隙，放电间隙之间填充有金属颗粒。
[0005]进一步的，所述金属电极Ⅰ和金属电极Ⅱ为钛或不锈钢材质的薄板结构。
[0006]进一步的，所述金属颗粒为常见的不锈钢、镍、铁、铜、锌、铝或合金材质，并且金属颗粒为球形、椭圆形、圆饼状或不规则体，金属颗粒为多孔、蜂窝、空心和实体结构，并且金属颗粒的表面为光滑、粗糙、凸起、尖刺或沟槽状。
[0007]进一步的，所述密封板件Ⅰ上设有用于金属电极Ⅰ的导线，密封板件Ⅱ上设有用于金属电极Ⅱ的导线，两个导线与外部电源连接，外部电源为高压交流电源。
[0008]进一步的，所述密封板件Ⅰ和所述密封板件Ⅱ的材质均为聚四氟乙烯或硅橡胶。
[0009]进一步的，所述介质层Ⅱ的上表面设有金属电极III，并且金属电极III与金属电极Ⅰ和金属电极Ⅱ材质相同，且金属电极III为栅状、网状或回针状。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置，具有以下好处：
[0011]1、本专利技术采用常见且廉价的金属颗粒取代常规/特制氧化物颗粒填充放电反应器，能在具备强气
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固界面反应(特别是金属颗粒附近)和不提高经济成本的前提下，显著提升臭氧的合成浓度和效率。
[0012]2、本专利技术通过填充金属颗粒，可使放电装置在相同的条件下，较之常规放电技术，获得更多的能量注入，继而促进更多活性物种(特别是高能电子)产生以进行臭氧合成反应，提高能量效率。
[0013]3、本专利技术所采用金属颗粒可调变填充体系的放电模式，大量的微放电发生于金属颗粒之间的接触部位，使间隙放电由丝状放电模式转变为强烈且弥散均匀的放电模式。此外，高导电性能的金属颗粒可使电子在其表面快速传导，促使了等离子体在其表面的有效延展。这种金属颗粒填充使得等离子体放电通道在放电间隙随机均匀分布的特性促进了等离子体化学反应，加速了臭氧合成。
[0014]4、本专利技术所采用的金属颗粒填充放电装置，通过外加电源供能，使得处于放电间隙中的金属颗粒在电场的作用下其表面发生强场致电子发射，此外金属颗粒之间以及颗粒与介质层的接触部位形成的较强电场也能引起场致电子发射，从而显著提高等离子体中的高能电子密度。再者，金属颗粒表面在高速离子流的轰击作用下可发生复杂的能量转移，致使强二次电子发射产生，也可有效提升高能电子密度。而提升高能电子密度的作用是，放电区中更多的氧分子可通过与高能电子充分碰撞解离出富足的氧原子来进行臭氧合成反应。
[0015]5、本专利技术所采用金属颗粒具有优良的导热性能，可快速地将放电过程中产生的热量传导至介质表面，然后经水冷腔中的循环冷却水带出放电装置外，有效抑制臭氧热分解。
[0016]6、本专利技术放电装置具有优良的臭氧合成稳定性，同时装置造价低、装配简单，易于扩大集成为高效的臭氧发生器。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的具体实施方式中密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ装配结构示意图；
[0018]图2为本专利技术的具体实施方式中密封板件Ⅰ结构示意图；
[0019]图3为本专利技术的具体实施方式中密封板件Ⅰ剖面示意图；
[0020]图4为本专利技术具体实施方式中密封板件Ⅰ和密封板件Ⅱ装配剖面示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例1中填充金属颗粒的放电装置的剖面示意图；
[0022]图6为本专利技术实施例2中填充金属颗粒的放电装置的剖面示意图；
[0023]图7为本专利技术实施例1和2中有、无金属颗粒填充的电流电压波形对比图；
[0024]图8为本专利技术具体实施方式中有、无金属颗粒填充与填充氧化物颗粒的电子温度、电子密度和氧原子密度对比图；
[0025]图9为本专利技术具体实施方式在有、无金属颗粒填充与填充氧化物颗粒的臭氧浓度和效率对比图；
[0026]图10为本专利技术实施例1的长时间放电臭氧合成稳定性测试。
[0027]图中：1密封板件Ⅰ、2密封板件Ⅱ、3螺丝、4进、出水孔、5半圆形进、出气孔、6圆形进、出气孔、7放电间隙、8金属颗粒、11水冷腔Ⅰ、12凹槽Ⅰ、13介质层Ⅰ、14金属电极Ⅰ、21水冷腔Ⅱ、22凹槽Ⅱ、23介质层Ⅱ、24金属电极Ⅱ、31金属电极III。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属颗粒填充增强臭氧合成的放电装置，包括放电单元封装板和介质层、金属颗粒（8）和金属电极，其特征在于：所述放电单元封装板包括结构相同的密封板件Ⅰ（1）和密封板件Ⅱ（2），且密封板件Ⅰ（1）和密封板件Ⅱ（2）相对设置，并且密封板件Ⅰ（1）和密封板件Ⅱ（2）之间的四周通过螺丝（3）紧密固定，所述密封板件Ⅰ（1）的内部设置有水冷腔Ⅰ（11），并且密封板件Ⅱ（2）的内部设置有水冷腔Ⅱ（21），水冷腔Ⅰ（11）与水冷腔Ⅱ（21）的左右两侧均设有进、出水孔（4），进、出水孔（4）与外部温度为4
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10摄氏度的冷却水源连接，密封板件Ⅰ（1）的下表面和密封板件Ⅱ（2）的上表面两端分别设有半圆形进、出气孔（5），密封板件Ⅰ（1）和密封板件Ⅱ（2）上的半圆形进、出气孔（5）紧密组成合圆形进、出气孔（6），所述圆形进、出气孔（6）通过转接头与外界气路相连，密封板件Ⅰ（1）的下表面设有凹槽Ⅰ（12），所述密封板件Ⅱ（2）的上表面设有与凹槽Ⅰ（12）相对应的凹槽Ⅱ（22），两个圆形进、出气孔（6）与凹槽Ⅰ（12）和凹槽Ⅱ（22）之间形成的放电单元腔连通，且放电单元腔的内部设有介质层，介质层为平板或者圆筒状结构，介质层包括介质层Ⅰ（13）和介质层Ⅱ（23），放电单元腔的内部设有金属电极，金属电极包括金属电极Ⅰ（14）和金属电极Ⅱ（24），所述介质层Ⅱ（23）与凹槽Ⅱ（22）的底部之间设有金属电极Ⅱ（24），所述介质层Ⅰ（13...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，李佳琰，武大鹏，蒋凯，朱曦然，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：