催化剂的电激活方法和装置的制造方法
【专利说明】催化剂的电激活方法和装置
[0001]与本申请相关的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年3月14日提交的美国临时申请号为61/782，086的优先权，名称为“在低温和低压下的催化剂的电激活方法”，以发明者Ed Re Chen的名义在此声称要求在35USC§ 119(e)下的所有共同的主题。
[0003]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004]不适用。
【背景技术】
[0005]本节介绍与本领域可能相关的信息，或提供一些在此描述和/或以下要求保护的技术某些方面的信息。该背景信息有利于更好地理解本文公开的内容。这是对“相关”技术的讨论。这种相关技术并不是意味着它也是“现有”技术，相关技术可以是也可以不是“现有”技术。从这个角度来理解该讨论，而不是作为对现有技术的承认。
[0006]固体催化剂的激活通常需要使用能量，要么是通过化学、电化学装置，要么是应用热和压力。这是必需的，因为反应需要热力学能量才能发生。然而，因为电子是化学反应和化学键能量的主要载体，相比采用热和压力作为激活固体催化剂的手段，电化学反应可以在低得多的温度下进行。然而，在较窄的温度范围内可能会发生水溶液反应，其它形式的电化学反应需要在高能量下进行，以及通过电化学激活催化剂表现出相对较低速率会限制催化剂激活手段的有用性。此外，要有阳极和阴极的需求会导致催化剂在电极上维持效率的问题，如电解液的腐蚀、失活、及敏感性都是重大问题。
[0007]从而，现有技术中有几种技术可以用于激活固体催化剂，所有这些技术中都能到达其预期目的。然而，这些现有技术始终是可以改进或替代的手段、方法和装置。因此，本文将很好吸收在此所描述的催化剂激活技术。
【发明内容】
[0008]在第一个方面，一种反应室，包括:催化剂，所述催化剂在使用中与电路短路装置的电源相连，所述电源中配置有电流限制电路；及反应容器，所述催化剂放置在所述反应容器中；其中，当电流穿过所述短路催化剂时引入反应物。
[0009]在第二个方面，一种系统，包括:多个反应物原料，电源，及反应器。反应器依次包括催化剂，所述催化剂在使用中与电路短路装置的电源相连；反应容器，所述催化剂放置在所述反应容器中；当电流穿过所述短路催化剂时引入所述反应物原料，使所述反应物原料发生反应并产生产品；及收集器，用于收集反应产生的产品。
[0010]在第三个方面，一种方法，包括:提供多个反应物原料至反应器内的反应容器中，电力地激活置于反应器的反应容器内的所述短路催化剂；所述反应物原料在电激活催化剂存在的条件下进行反应；及收集所述反应产生的产品。
[0011]上述段落简要概括了本文所公开的主题，以便对本文的某些方面有基本的理解。该概述并不是详尽的概述，也不是旨在指出关键或重要元素以描述下述权利范围内的主题，其唯一目的在于以简化形式呈现一些概念，作为以下更详细的描述的前奏。
【附图说明】
[0012]通过参考以下具体说明和附图来理解本发明，其中类似的参考数字标识表示相似的元件，其中:
[0013]图1描述了根据当前公开技术的一个【具体实施方式】的反应器。
[0014]图2示出了一个示例性实施例，其中可以采用图1的反应器。
[0015]图3A?图3C分别为图1所示反应器的侧面，顶部，和底部平面图。
[0016]图4A?图4D分别为图2所示的累加器相对的侧面，顶部和底部平面图。
[0017]图5A?图分别为图2所示的冷阱相对的侧面，顶部和底部平面图。
[0018]图6为图2所示的系统的一个【具体实施方式】示意图。
[0019]图7为本文公开技术的用于减少排放并给车辆提供混合动力实施例的示意图。
[0020]虽然本发明可以有各种修改和替代形式，在此结合附图通过举例方式来详细描述具体的实施方式。然而，应当理解的是，此处的具体描述的实施方式并不是用来限定本发明为具体公开形式，相反地，其意图在于涵盖由本发明的构思和所附权利要求所限定的所有修改，等价物和替代物。
【具体实施方式】
[0021]本文所公开的技术是利用催化剂使反应物在常规固体催化剂激活的非典型操作温度、压力和电压范围内高速反应。更具体地，该技术展示了一种固体催化剂激活方法，其通过引入电流催化气-液-固、液-液、气-液、气-气反应，气-固、液-固、固-固反应物，及超临界反应物以及上述成分的任何组合。此外，还提供装置，其通过控制下述电荷的电气性能来控制激活的反应动力学。催化剂本身是导电的或者也可以提供一种导电固体催化剂载体。
[0022]该技术包括反应器，其包括至少两种组件:催化剂和反应容器。如果催化剂导电，其可直接连接到电路短路的电源中，该电源中具有电流过载电路。如果催化剂本身是不导电的，催化剂可以安装至导电催化剂载体。通过直接导电或导电性载体供给催化剂电流，然后激活固体催化剂。该导电材料连接至短路电路中的电源，在电源中具有电流过载电路。反应容器使反应物与电激活催化剂接触。
[0023]催化剂可以具有多种形式。例如，该催化剂可以包括不同已知的催化剂共混物。该催化剂可以拉成丝。固体催化剂的结构并不限定于这种技术，其他已知的化学和物理结合因素导致效率加快，不同的结构可进一步提高效率。
[0024]虽然在此公开的实施方式的催化剂是固体，但在一些实施例中催化剂也可以是液体。因为在此公开的反应器的一部分也可以给液体充电，从而催化剂也可以是液体。这种液体催化剂可以是，例如，有机卟啉，或其他可能认为是催化剂的有机载体物质。它也可能是简单溶解的金属盐。对于本领域技术人员来说，受益于本文的教导，其它流体催化剂是显而易见的。
[0025]并不是所有合适的固体催化剂和所有催化剂载体都必须是导电的。在这些实施方式中，它们可以安装到导电载体上。例如，固体催化剂可以包括在固体催化剂载体上的多层膜固体催化剂，而固体催化剂载体本身不导电。固体催化剂和固体催化剂载体可以安装在导电性载体上。在一个或多个实施方式中，固体催化剂可以成为通过离子交换树脂的聚合物形成的膜或薄膜的一部分。在另一个实施方式中，第一液体催化剂组分和第二聚合物组分混合并形成薄膜。在美国申请号13/837，372中公开了一种合适的催化剂，通过下面的参考引入本文。
[0026]典型的催化剂载体材料可以包括导电碳混合物，金属网，金属丝，无机氧化物，粘土和粘土矿物，离子交换的层状组件，硅藻土组分，沸石或树脂类载体材料，例如聚烯烃和碳纳米管。具体的无机氧化物包括如二氧化硅，氧化铝，氧化镁，二氧化钛和氧化锆。在一个或多个实施方式中，载体材料包括纳米颗粒材料。术语“纳米颗粒材料”是指其颗粒小于100nm的材料。示例性纳米粒子的材料包括但不限于，多个富勒烯分子(即完全由碳构成的分子，其形式为空心球形式(例如巴基球)，椭圆体或管(例如，碳纳米管)，多个量子点(例如，纳米半导体材料，如镉或锌金属(如CdSe或ZnS)硫属化合物(砸化物或硫化物)，石墨，多个沸石，或活性碳。此外，上述载体作为非限制性的示例性，本领域技术人员可以根据实现具体设计考虑使用任何已知的固体催化剂载体。因此，其它实施例可使用其它适用于固体催化剂的载体。
[0027]—些实施例可以采用水溶性电解液。水溶性电解液可包含任何离解在水溶液中离子物质。示例性的离子物质包括但不限于，极性有机成分，如冰醋酸；碱或碱土金属盐，如卤化物，硫酸盐，亚硫酸盐，碳酸盐，硝酸盐，或亚硝酸盐。在各种实施方式中，水溶性电解液可以选自氯化钾(KCI)，溴化钾(KBr)，碘化钾(KI)，氯化氢(HCI)，溴化氢(HBr);硫化镁(MgS)，氯化钠(NaCl)，硫酸(H2SO4)，海盐，盐水，或任何其他合适的电解液或本领域已知的酸和碱。因此，对于本领域技术人员而言，受益于本文的教导，可以应用其它