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等离子体协同催化评价系统

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产品特点

等离子体协同催化评价系统,适用于合成氨、甲烷重整、二氧化碳制甲醇、污染物讲解等反应。该系统通过等离子体活化与热催化的协同作用,突破传统热力学的限制,实现高效、低能耗的化学反应。

详细介绍

产品详情:

SSC-DBDC80等离子体协同催化评价系统,适用于合成氨、甲烷重整、二氧化碳制甲醇、污染物讲解等反应。该系统通过等离子体活化与热催化的协同作用,突破传统热力学的限制,实现高效、低能耗的化学反应。

产品优势:

BD等离子体活化,放电机制:在高压交流电场下,气体(如N₂、H₂、CH₄)被电离,产生高能电子(1-15 eV)、离子、自由基和激发态分子。介质阻挡层(如石英、陶瓷)限制电流,防止电弧放电,形成均匀的微放电丝。

活性物种生成:N₂活化:高能电子解离N₂为N原子(N),突破传统热催化的高能垒(~941 kJ/mol)。H₂活化:生成H*自由基,促进表面加氢反应。激发态分子,降低反应活化能。

热催化增强,表面反应:等离子体生成的活性物种(N*、H*)在催化剂表面吸附并反应,生成目标产物(如NH₃、CH₃OH)催化剂(如Ru、Ni)提供活性位点,降低反应能垒。

协同效应:等离子体局部加热催化剂表面,形成微区高温(>800°C),加速反应动力学。等离子体诱导催化剂表面缺陷(如氧空位、氮空位),增强吸附能力。等离子体活化降低对温度和压力的依赖,反应条件更温和。通过动态调控调节放电参数(频率、电压)和热催化条件(温度、压力),实现能量输入与反应效率的最佳匹配。

等离子体-热催化协同:突破传统热力学限制,实现低温低压高效反应。

模块化设计:便于实验室研究与工业放大。

智能调控:动态优化能量输入与反应条件。


DBD等离子体诱导催化剂表面缺陷,增强吸附与活化能力;余热利用与动态功率分配提升能效。

产品技术详情:

项目

参数

常压DBD反应器1

DBD同轴反应器,耐压<0.6MPa,耐温<1000℃,介质为石英玻璃或陶瓷材料,外径12mm,等离子体长度40mm,内电极为金属棒/管(如钼、哈氏合金),外电极为金属网/箔(如铂网、不锈钢网)。主要用于常压VOC催化降解、污染物降解,CO2催化,甲烷重整等

高压DBD反应器2

DBD同轴反应器,双层耐压腔体:内层为石英或陶瓷管(介质阻挡层),外层为310s不锈钢或哈氏合金护套(机械支撑)。

电极配置:内电极为金属棒/管(如钼、哈氏合金),外电极为金属网/箔(如铂网、不锈钢网)。

催化剂床层:填充颗粒催化剂(如Ru/Al₂O₃、Ni-MgO/SiC),床层高度与直径比(H/D)为3-5:1。

尺寸:实验室级反应器内径30-50 mm,长度200-300 mm,催化剂体积50-200 mL。

耐压,<10MPa;耐温<1000℃。

主要用于高温高压的等离子体-热催化协同催化合成氨,

DBD电源

SSC-DBD3050介质阻挡放电等离子体电源,功率1kW,电压~30kV;频率20~50Hz

气体控制

1)  质量流量计控制(含减压阀)N₂、H₂、CH₄等气体比例(如N₂:H₂=1:3),总流量100-500 mL/min。

2)  循环气路:未反应气体经冷凝分离后循环回反应器(循环比50-80%,选配)。

3) 质量流量控制器(MFC):精度±1% F.S.,总流量范围0–500 sccm。

4) 气体混合器:实现多组分气体(如H₂ /N₂)的均匀混合。

5) 气体管路:316不锈钢管,耐高温、耐腐蚀。

6)  控制方式:通过PLC编程实现气体流量、湿度的自动调节。

加热与温度控制模块

1) 提供稳定的高温环境(常温–900°C),反应器温度正常运行。

2) 反应炉:最高温度1100°C,控温精度±1°C,加热区长度≥300 mm。

3)  热电偶:K型热电偶,实时监测电池温度。

4) 隔热材料:陶瓷纤维,减少热损失。

5) 控制方式:PID温控器匹配功率调节,支持多段升温程序。

数据采集控制

1) 功能:实时采集、存储和分析实验数据。

2)  PLC控制器(如三菱、西门子)集成温度、压力、流量传感器。

3) 软件:实时调节放电参数(频率、电压)和加热功率,实现动态优化。

4) 数据采集卡:多通道,支持电压、电流、温度同步采集。

5) 软件平台:IoT软件,用于数据可视化与分析。

6) 数据库:存储实验参数与结果,支持后续查询与处理。

7) 采用15英寸工业触控屏

GC分析模块

选配鑫视科GC,可选择SSC-GC60或SSC-GC70(EPC)

1)  配置在线自动阀,实现全自动进样;

2) 配置TCD、FID+转化炉、FID毛细,三个检测器;

3) 配置对应的色谱柱、空气发生器、氢气发生器。

在线检测

产物分析:激光吸收光谱(TDLAS)实时监测NH₃、CH₄等浓度。(选配)

等离子体诊断:发射光谱(OES)分析活性物种(如N₂(337 nm)、H2(656 nm))。(选配)

示例方案

合成氨反应系统

 

1 反应器配置

内电极:钼棒(直径6 mm),内置水冷通道。

外电极:铂网(网孔0.5 mm),螺旋缠绕石英管外壁。

催化剂:Ru/K-Ba-Al₂O₃(Ru 5 wt%),颗粒直径1-2 mm,床层高度150 mm。

2 工艺参数

温度:500°C(外部加热)+ 等离子体局部热点(>700°C)。

压力:8 MPa(背压阀控制)。

气体流量:N₂:H₂=1:3,总流量300 mL/min。

4.3 性能目标

NH₃产率:≥10 mmol/g-cat/h。

能量效率:≤40 kWh/kg-NH₃。

稳定性:连续运行50小时,活性衰减<10%。

 

实物图:

SSC-DBDCC80 等离子体协同催化 评价系统 原图 网站.pngSSC-DBDCC80 等离子体协同催化 评价系统 原图-1 网站.png

等离子催化反应结构:

                                                                                                         等离子体和催化剂结合方式的示意图

 

 


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