【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于等离子体合成化学，尤其涉及一种低温等离子体反应装置及使用方法。
技术介绍
1、惰性小分子(如co2，ch4，n2，h2o)的转化是研究人员关注的热点问题。co2和ch4都属于惰性分子，具有高解离能和低极化性；n2分子极为惰性，其还原为氨或氧化为氮氧化物皆需要克服较大的动力学阻力；h2o的高热力学稳定性，即o-h键的高解离能(bde＝118kcalmol-1)，均质裂解是十分困难的。因此，在常温下催化活化上述分子是极其困难的，传统热催化往往伴随着高温高压，造成高额能量消耗的同时，其转化率也受到限制。
2、而非平衡等离子体不仅可以帮助化学反应突破动力学限制，也可以使热力学上不利的化学反应在室温下进行。其中介质阻挡放电由于其结构简单，所产生电子密度高，电极寿命长，放电稳定等特点被广泛应用于各种化学反应。
3、虽然介质阻挡放电强化甲烷和二氧化碳反应、氮气和氢气反应、二氧化碳和水反应的研究众多，然而由等离子体催化的化学反应却通常存在转化率而导致能量利用效率低的问题，究其原因是因为放电过程不可控，往往会生成许多微放电丝，微放电丝强度不尽相同，会造成能量浪费，而且其时间空间分布都有很大的随机性，不能对反应物进行高效且均匀的活化转化。而且由于放电强度的不可控，甲烷和二氧化碳等分子容易被过度分解转化为单质碳从而附着在电极棒表面，进而包覆电极棒形成积碳，大大影响了等离子体的产生，弱化了电离作用，降低了反应转化率。
技术实现思路
1、为了解决现有的装置存在的反应转化
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种低温等离子体反应装置，包括同轴铆钉式介质阻挡反应器，同轴铆钉式介质阻挡反应器包括等离子体发生器、电极棒和石英管；
4、其中，电极棒上均匀设置有若干金属铆钉；电极棒上套设石英管，石英管外壁上设置有铁网，等离子体发生器包括高压电极和接地电极，所述高压电极与电极棒的上端相连，接地电极与铁网相连。
5、本专利技术进一步的改进在于，电极棒位于石英管的中心；电极棒外径为10-30mm，长度为50-130mm；石英管内径为12-32mm，壁厚为1-3mm，高度为170-250mm。
6、本专利技术进一步的改进在于，电极棒的上端设置有第一四氟乙烯密封塞，下端设置有第二四氟乙烯密封塞。
7、本专利技术进一步的改进在于，电极棒外接加热源。
8、本专利技术进一步的改进在于，石英管上一侧设置有反应气进口，另一侧设置有空气进口和气体出口。
9、本专利技术进一步的改进在于，电极棒的材质为不锈钢、铜、铝或铁；金属铆钉的材质为不锈钢、铜、铝或铁。
10、本专利技术进一步的改进在于，金属铆钉与电极棒之间采用焊接、钎焊、紧缩连接或采用一体化加工成型。
11、本专利技术进一步的改进在于，金属铆钉的形状为圆柱体，直径为3-5mm，高度为1-3mm。
12、本专利技术进一步的改进在于，同轴铆钉式介质阻挡反应器为若干个，并且依次相连。
13、一种低温等离子体反应装置的使用方法，包括以下步骤：
14、(1)向同轴铆钉式介质阻挡反应器内通入反应气体，等离子体电源的输入功率为10-50w，在高压电极和接地电极间激发低温等离子体，实现反应气体的转化；
15、(2)反应结束后，判断电极棒上是否附着有黑色积碳，若有，打开外接加热源电极棒，向同轴铆钉式介质阻挡反应器内输送空气，使积碳与空气中的氧气反应。
16、本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：
17、本专利技术中通过在传统光滑电极表面均匀加入金属铆钉，从而优化同轴式介质阻挡放电装置中的放电情况，在增强放电稳定性的同时，更利于产生微放电丝，从而加强对反应物种的活化能力，提高反应转化率。若是反应结束后电极棒上存在黑色积碳，断电后，加热电极棒从而使其上包覆的积碳得到活化，同时通入空气，使得积碳反应生成二氧化碳从而被消除，减少了拆卸洗涤的过程。本专利技术中通过设置金属铆钉作为电极，可以适配各种不同规格不同尺寸的介质阻挡放电反应器，只需对电极进行更换，即可大大降低了反应器成本。本专利技术的低温等离子体反应装置，用于惰性气体催化活化，可以有效提高该气体分子的转化率。本专利技术的低温等离子体反应装置，制作方法简单，成本较低，易于工业化放大。
18、进一步的，将若干同轴铆钉式介质阻挡反应器串联，从而提高反应进气的总转化率。
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1.一种低温等离子体反应装置，其特征在于，包括同轴铆钉式介质阻挡反应器，同轴铆钉式介质阻挡反应器包括等离子体发生器、电极棒(11)和石英管(10)；
2.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒(11)位于石英管(10)的中心；
3.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒的上端设置有第一四氟乙烯密封塞(8)，下端设置有第二四氟乙烯密封塞(9)。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒外接加热源。
5.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，石英管(10)上一侧设置有反应气进口(1)，另一侧设置有空气进口(3)和气体出口(2)。
6.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒(11)的材质为不锈钢、铜、铝或铁；金属铆钉(6)的材质为不锈钢、铜、铝或铁。
7.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，金属铆钉(6)与电极棒(11)之间采用焊接、钎焊、紧缩连接或采用一体化加工成型。
8.根据权
9.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，同轴铆钉式介质阻挡反应器为若干个，并且依次相连。
10.一种基于权利要求4所述的低温等离子体反应装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体反应装置，其特征在于，包括同轴铆钉式介质阻挡反应器，同轴铆钉式介质阻挡反应器包括等离子体发生器、电极棒(11)和石英管(10)；
2.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒(11)位于石英管(10)的中心；
3.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒的上端设置有第一四氟乙烯密封塞(8)，下端设置有第二四氟乙烯密封塞(9)。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，电极棒外接加热源。
5.根据权利要求1所述的低温等离子体反应装置，其特征在于，石英管(10)上一侧设置有反应气进口(1)，另一侧设置有空气进口(3)和气体出口(2)。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵彬然，孙宇，冯勇强，姚凯，方嫄嫄，李芳，苏婉婷，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
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