【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨分解制氢，具体涉及一种利用等离子体辅助加热氨气催化的等离子体加热催化氨分解制氢系统。
技术介绍
1、目前传统氨分解装置设备采用工业电炉进行供热，且使用高温氨分解催化剂，氨分解反应的活化势垒过高，氨在低温下难以发生分解反应，因此需要重点解决常压和温和温度下氨气裂解制氢的问题，开发高效的催化剂，降低反应的活化能；等离子体辅助催化，等离子体催化耦合或等离子体驱动催化，是指气体放电或等离子体与具有催化性能的材料相结合。这种结合可以产生增强的结果，有时仅靠等离子体或催化单一操作无法实现，目标是通过在反应循环中加入等离子体来增强催化反应。
2、中国专利cn114852959a一种氨重整和氨裂解制氢系统及方法，系统包括：进气模块用于获取第一组分并将废气分为第一气体和第二气体，根据第一组分通入氨气和氧气与第二气体混合得到第三气体；重整器用于加热第一气体，根据第三气体采用等离子体活化技术进行氨重整反应生成第四气体；补气模块获取第二组分，根据第二组分通入氨气和氧气与第四气体混合得到第五气体；氨裂解发生器根据第五气体和第一气体，采用低温等离子体活化技术进行氨分解反应生成第六气体，并将第六气体通入发动机中进行燃烧。该系统实现了高效的氨重整、氨裂解制氢，提升了燃料热效率并降低了nox排放量，可广泛应用于燃料
，然而该系统在氢气制备以及在燃烧过程中，存在着能量消耗大及能量利用率不高的问题，氨裂解过程中对等离子依赖性大，氨气裂解制氢效率不高，通常需要较高的能量，升温时间长且能耗大。
技术实现思路<
1、针对现有技术中存在着氨裂解需要较高能量，升温时间长且耗能大，且分解过程能量消耗大，制氢效率不佳等缺陷；提供一种能量利用率高，升温速率快，能耗低且制氢效率高的等离子加热催化氨分解制氢系统。
2、本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，包括电源、等离子反应器、第一换热器、吸附装置和氮气罐和氨气罐， 电源与等离子反应器电连通；等离子反应器上开设有氮气入口、氮气出口、氨气入口、分解气出口和通电口；等离子反应器内部分为彼此不连通的通电区域和分解区域，通电区域和分解区域相连接；氮气入口、氮气出口和通电口分别与通电区域连通，氨气入口和分解气出口分别与分解区域连通；通电区域包括多个彼此间隔设置的等离子体炬，多个等离子体炬的一端与氮气入口相通，多个等离子体炬的另一端与氮气出口相通；多个等离子体炬贯穿分解区域；氨气罐和分解气出口同时与第一换热器连通，第一换热器能够将分解气出口排出的分解气体的热量转移给氨气罐导入的氨气；第一换热器还与氨气入口和吸附装置连通；氮气罐与氮气入口连通。
3、进一步的，电源为交流电源，电源与通电口电连通。
4、进一步的，等离子反应器内部固定分开设置的第一表面和第二表面，第一表面靠近氮气入口设置，第二表面靠近氮气出口设置，第一表面与氮气入口之间存在第一间隙，第二表面与氮气出口之间存在第二间隙，等离子体炬同时与第一表面以及第二表面固定连接，第一间隙、第二间隙和多个等离子体炬共同组成通电区域；第一表面、第二表面和多个等离子体炬之间的间隔共同组成分解区域；通电口与所述第一间隙相通。
5、进一步的，等离子体炬包括第一套管和第二套管，第一套管的直径小于第二套管的直径，第一套管部分套设在第二套管部分内部；第一套管远离第二套管的一端延伸进入第一间隙中，第二套管远离第一套管的一端与第二间隙相通。
6、进一步的，第一表面上开设有多个第一开孔，第二表面上开设有多个第二开孔，第一开孔和第二开孔一一对称设置，第一套管对应固定在第一开孔上，第二套管的一端与第二开孔相连接并且与第二间隙相通，第二套管的另一端与第一表面固定连接，第二套管的长度等于第一表面与第二表面之间的距离。
7、进一步的，多个第二套管之间填充有氨分解催化剂，多个套管之间的间距彼此相等。
8、进一步的，等离子反应器还与第二换热器连通，第二换热器还分别与第一换热器以及氮气罐连通，第二换热器能够将从等离子反应器中排出的氮气的热量转移给第一换热器中导入的氨气；等离子反应器的氮气出口与第二换热器之间设置有氮气排出阀门，第一换热器和第二换热器之间设置有氨气排出阀门。
9、进一步的，吸附装置分别与氢气吸附塔和氮气吸附塔连通，吸附装置与氢气吸附塔之间设置有氢气吸附阀门，吸附装置与氮气吸附塔之间设置有氮气吸附阀门；氢气吸附塔和氮气吸附塔之间彼此不连通。
10、进一步的，氮气吸附塔与氮气罐连通，氮气吸附塔与氮气罐之间设置有氮气引入阀门。
11、进一步的，第一换热器和吸附装置之间设置有分解气控制阀门，氨气罐和第一换热器之间设置有氨气控制阀门，氮气罐与等离子反应器之间设置有氮气控制阀门。
12、本专利技术所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，通过将等离子体通电催化工艺与氨分解催化剂结合，共同提高了氨气的分解效果，相比单纯的等离子体通电催化或者仅仅采用氨分解催化剂结合加热来促进氨气分解，该系统减少了运行过程中所需的整体能量，减少了整体升温时间，实现了对氨气的快速加热以及提高了等离子通电过程中氮气与氨气之间的换热面积，提供了一种快速且均匀的加热氨气的方式，适用于需要快速加热的场合；由于等离子体是由高密度的离子和电子组成，因此能量高度集中，加热效果显著；等离子体加热过程中没有有害物质排放，是一种较为环保的加热方式；可以通过调整电压、电流等参数，精确控制加热过程，满足不同工艺的需求；并且系统运行过程中有效利用氨气分解以及等离子通电过程中产生的热量，达到了对氮气、分解气体及对应的热量的重复利用，提高了系统能量利用率，减少了能量消耗。
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1.一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，包括电源、等离子反应器、第一换热器、吸附装置、氮气罐和氨气罐，其特征在于：所述电源与所述等离子反应器电连通；所述等离子反应器上开设有氮气入口、氮气出口、氨气入口、分解气出口和通电口；所述等离子反应器内部分为彼此不连通的通电区域和分解区域，所述通电区域和所述分解区域相连接；所述氮气入口、所述氮气出口和所述通电口分别与所述通电区域连通，所述氨气入口和所述分解气出口分别与所述分解区域连通；所述通电区域包括多个彼此间隔设置的等离子体炬，多个所述等离子体炬的一端与所述氮气入口相通，多个所述等离子体炬的另一端与所述氮气出口相通；多个所述等离子体炬贯穿所述分解区域；所述氨气罐和所述分解气出口同时与所述第一换热器连通，所述第一换热器能够将分解气出口排出的分解气体的热量转移给所述氨气罐导入的氨气；所述第一换热器还与所述氨气入口和所述吸附装置连通；所述氮气罐与氮气入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述电源为交流电源，所述电源与所述通电口电连通。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催
4.根据权利要求3所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述等离子体炬包括第一套管和第二套管，所述第一套管的直径小于所述第二套管的直径，所述第一套管部分套设在所述第二套管部分内部；所述第一套管远离所述第二套管的一端延伸进入所述第一间隙中，所述第二套管远离所述第一套管的一端与所述第二间隙相通。
5.根据权利要求4所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述第一表面上开设有多个第一开孔，所述第二表面上开设有多个第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔一一对称设置，所述第一套管对应固定在所述第一开孔上，所述第二套管的一端与所述第二开孔相连接并且与所述第二间隙相通，所述第二套管的另一端与所述第一表面固定连接，所述第二套管的长度等于所述第一表面与所述第二表面之间的距离。
6.根据权利要求5所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：多个所述第二套管之间填充有氨分解催化剂，多个所述套管之间的间距彼此相等。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述等离子反应器还与第二换热器连通，所述第二换热器还分别与所述第一换热器以及所述氮气罐连通，所述第二换热器能够将从所述等离子反应器中排出的氮气的热量转移给所述第一换热器中导入的氨气；所述等离子反应器的氮气出口与所述第二换热器之间设置有氮气排出阀门，所述第一换热器和所述第二换热器之间设置有氨气排出阀门。
8.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述吸附装置分别与氢气吸附塔和氮气吸附塔连通，所述吸附装置与所述氢气吸附塔之间设置有氢气吸附阀门，所述吸附装置与所述氮气吸附塔之间设置有氮气吸附阀门；所述氢气吸附塔和所述氮气吸附塔之间彼此不连通。
9.根据权利要求8所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述氮气吸附塔与所述氮气罐连通，所述氮气吸附塔与所述氮气罐之间设置有氮气引入阀门。
10.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述第一换热器和所述吸附装置之间设置有分解气控制阀门，所述氨气罐和所述第一换热器之间设置有氨气控制阀门，所述氮气罐与所述等离子反应器之间设置有氮气控制阀门。
...【技术特征摘要】
1.一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，包括电源、等离子反应器、第一换热器、吸附装置、氮气罐和氨气罐，其特征在于：所述电源与所述等离子反应器电连通；所述等离子反应器上开设有氮气入口、氮气出口、氨气入口、分解气出口和通电口；所述等离子反应器内部分为彼此不连通的通电区域和分解区域，所述通电区域和所述分解区域相连接；所述氮气入口、所述氮气出口和所述通电口分别与所述通电区域连通，所述氨气入口和所述分解气出口分别与所述分解区域连通；所述通电区域包括多个彼此间隔设置的等离子体炬，多个所述等离子体炬的一端与所述氮气入口相通，多个所述等离子体炬的另一端与所述氮气出口相通；多个所述等离子体炬贯穿所述分解区域；所述氨气罐和所述分解气出口同时与所述第一换热器连通，所述第一换热器能够将分解气出口排出的分解气体的热量转移给所述氨气罐导入的氨气；所述第一换热器还与所述氨气入口和所述吸附装置连通；所述氮气罐与氮气入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述电源为交流电源，所述电源与所述通电口电连通。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述等离子反应器内部固定分开设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述氮气入口设置，所述第二表面靠近所述氮气出口设置，所述第一表面与所述氮气入口之间存在第一间隙，所述第二表面与所述氮气出口之间存在第二间隙，所述等离子体炬同时与所述第一表面以及所述第二表面固定连接，所述第一间隙、所述第二间隙和多个所述等离子体炬共同组成所述通电区域；所述第一表面、所述第二表面和多个所述等离子体炬之间的间隔共同组成所述分解区域；所述通电口与所述第一间隙相通。
4.根据权利要求3所述的一种等离子体加热催化氨分解制氢系统，其特征在于：所述等离子体炬包括第一套管和第二套管，所述第一套管的直径小于所述第二套管的直径，所述第一套管部分套设在所述第二套管部分内部；所述第一套管远离所述第二套管的一端延...
【专利技术属性】
技术研发人员：田勇，王大彪，江莉龙，陈智锋，罗宇，张卿，
申请(专利权)人：福大紫金氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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