一种用等离子分解水进行然烧的方法与流程

1.本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种用等离子分解水进行然烧的方法。


背景技术：

2.新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。
3.目前常用的水燃烧技术是通过电解把水分解成氢气和氧气，然后再进行燃烧。另外还有一种方法，是将水洒在炽热的燃烧物表面，比如燃烧的煤，水在高温下分解并燃烧，电解水产生氢气氧气方案，氢气和氧气的产生量和电流大小有关，电流越大产气量越大，但是，当电流大到一定程度时，水会发热沸腾，附着在电极表面的气泡会严重影响电解速度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用等离子分解水蒸气进行然烧的方法，旨在解决现有技术中的电解水燃烧技术存在不能够将水分子完全分解为氢气和氧气并利用的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用等离子分解水进行然烧的方法，包括如下步骤：
7.步骤一，将水均匀的分布喷洒至两个电极的上端，并将两个电极靠近摆放；
8.步骤二，将高压电与两个电极进行电性连接，此时两个电极之间的空气会被击穿并产生等离子电弧，并由于等离子电弧携带的超高温会将两个电极表面的水进行蒸发，而产生水蒸气；
9.步骤三，由于水蒸气分子存在导电性且水蒸气内部分子团之间的空气间距小于1微米，所以蒸汽水分子之间的空气会更容易被高电压击穿产生等离子电弧，这样，等离子电弧会在水蒸气之间传输形成等离子通道；
10.步骤四，在等离子电弧通过等离子通道在水分子内传播时，会通过电弧的超高温并将部分水蒸汽水分子直接进行热分解并产生氢气和氧气并燃烧；
11.步骤五，由于高电压的等离子弧在水蒸气内传输时，等离子会在水蒸气的水分子团之间产生的电位差，此电位差会把水分子电解成氢气和氧气；
12.步骤六，水蒸气内部的水分子团受热分解产生的氢气和氧气以及被电解产生的氢气和氧气会在高下重新燃烧结合生成水分子，并释放出热量；
13.步骤七，由于水蒸气热上升以及氢气和氧气燃烧的原因会在两个电极的上方产生火焰。
14.作为本发明一种优选的方案，还包括两个电极，两个所述电极的下端均固定连接有连接头，两个所述电极的上端均开设有注水槽。
15.作为本发明一种优选的方案，所述水分子的电学稳定窗口为1.229伏，所述等离子电弧的电压应满足等离子电弧在水蒸气分子间传输时作用在每个水分子间的电压差大于
1.229伏。
16.作为本发明一种优选的方案，所述氢气氧化反应公式为2h2(g)+o2(g)＝2h2o(l)+572kj/1mol。
17.作为本发明一种优选的方案，所述水蒸气分之间距为m＝3.3
×
10-9
m，水分子直径为3.9
×
10-10
m，如果常规条件下至少存在2.7
×
107个水分子团，但在高温等离子内，蒸气分子数量会大大减少，实验表明，施加5000v以上电压时，等离子弧就能可靠对水蒸气进行分解并重新燃烧生成水，而且等离子电压越高，水蒸气分解成氢气和氧气的效率越高，水蒸气燃烧就越充分。
18.作为本发明一种优选的方案，所述等离子电弧的温度为1500-6000度。
19.作为本发明一种优选的方案，所述水蒸气分子间的空气距离是水分子直径的9倍，所述水蒸汽分子团之间的空气距离小于0.04微米，击穿电压为1毫伏。
20.作为本发明一种优选的方案，两个所述电极边缘之间的距离为3～10mm。
21.作为本发明一种优选的方案，所述水蒸汽水分子团之间的空气间距小于1微米。
22.作为本发明一种优选的方案，所述空气击穿电压为3kv/mm。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1、用等离子技术加热分解并电解水蒸气，由于水蒸气在高温等离子中，水蒸气分子受两种因素会分解成氢气和氧气，一种是高温的等离子态，会使水分子分解，另外一种，由于等离子内部存在高压电位差，等离子在水蒸气间传输时在水蒸气分子团之间形成电位差，足够高的电位差会使水分子直接电解产生氢气和氧气，通过这两种方式产生的氢气和氧气在等离子高温下又燃烧产生高温，进一步对水蒸气分解，从而产生较好的燃烧效果。
25.2、水蒸气燃烧时，不需要消耗氧气，不产生二氧化碳，不需要消耗天然气等能源，是理想的清洁燃料，水取之不尽，燃烧后又生成水，水不会爆炸，不会有存储问题。
26.3、通过等离子高温带电，并且容易在水分子间距紧密的水蒸气中传输的特性，等离子温度一般以1500度以上，而水在1100度左右就会热分解成氢氧并再次燃烧，所以，在高温等离子通道释放水蒸气，水蒸气就会被高温等离子高温分解和电解，产生氢气氧气并燃烧，进而提高电解的效率和水蒸气利用程度。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
28.图1为本发明的电极立体图。
29.图中：1、电极；2、连接头；3、注水槽。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.请参阅图1，本发明提供以下技术方案：
33.一种用等离子分解水进行燃烧的方法，包括如下步骤：
34.步骤一，将水均匀的分布喷洒至两个电极1的上端，并将两个电极1靠近摆放；
35.步骤二，将高压电与两个电极1进行电性连接，此时两个电极1之间的空气会被击穿并产生等离子电弧，并由于等离子电弧携带的超高温会将两个电极1表面的水进行蒸发，而产生水蒸气；
36.步骤三，由于水蒸气分子存在导电性且水蒸气内部分子团之间的空气间距小于1微米，所以蒸汽水分子之间的空气会更容易被高电压击穿产生等离子电弧，这样，等离子电弧会在水蒸气之间传输形成等离子通道；
37.步骤四，在等离子电弧通过等离子通道在水分子内传播时，会通过电弧的超高温并将部分水蒸汽水分子直接进行热分解并产生氢气和氧气并燃烧；
38.步骤五，由于高电压的等离子弧在水蒸气内传输时，等离子会在水蒸气的水分子团之间产生的电位差，此电位差会把水分子电解成氢气和氧气；
39.步骤六，水蒸气内部的水分子团受热分解产生的氢气和氧气以及被电解产生的氢气和氧气会在高下重新燃烧结合生成水分子，并释放出热量；
40.步骤七，由于水蒸气热上升以及氢气和氧气燃烧的原因会在两个电极的上方产生火焰。
41.还包括两个电极1，两个电极1的下端均固定连接有连接头2，两个电极1的上端均开设有注水槽3。
42.在本发明的具体实施例中，在需要将水进行电解处理，可以将其放置在电极1的表面或注水槽3内，并将高压电和连接头2连接，而后通过高压电便可以将电极1的电空气击穿并产生等离子电弧，并通过电弧将水进行蒸发，这时当水蒸气充满在电弧四周时，由于水蒸气内部的空气间距小更容易被电场击穿，电弧更容易在水蒸气之间传输，当高温的电弧等离子体在水蒸气之间传输时，高温等离子体的高温会对水蒸气分子团进行热分解产生氢气和氧体，同时等离子体内的电位差也会对水分子团电解产生氢气和氧体，这两种方式产生的氢气和氧体又在高温下迅速重新燃烧，由于热空气上升，这些燃烧过程会形成上升的火焰在电极上方进行，经过实验结果，火焰形状和常规燃烧火焰基本相同，但温度更高。
43.具体的请参阅图1，水分子的电学稳定窗口为1.229伏，等离子电弧的电压应足够高，要满足等离子电弧在水蒸气分子间传输时作用在每个水分子间的电压差应大于1.229伏。
44.本实施例中：水分子的电学稳定窗口为1.229伏，等离子电弧的电压应满足等离子电弧在水蒸气分子间传输时作用在每个水分子间的电压差大于1.229伏。
45.具体的请参阅图1，氢气氧化反应公式为2h2(g)+o2(g)＝2h2o(l)+572kj/1mol。
46.本实施例中：在实际操作时，需要提供能量为572kj才能够将氢气和氧气进行完全分离，且在实际操作中等离子电弧的能量应满足对每mol水蒸气分子分解所需要的572kj这个阈值。
47.具体的请参阅图1，水蒸气分之间距为m＝3.3
×
10-9
m，水分子直径为3.9
×
10-10
m，如果常规条件下至少存在2.7
×
107个水分子团，但在高温等离子内，蒸气分子数量会大大减少，实验表明，施加5000v以上电压时，等离子弧就能可靠对水蒸气进行分解并重新燃烧
生成水，而且等离子电压越高，水蒸气分解成氢气和氧气的效率越高，水蒸气燃烧就越充分。
48.本实施例中：在实际操作试验时，在等离子电弧对水进行蒸发时，水蒸气弥漫在等离子电弧附近，由于水蒸气内部的水分子团间距紧密，水蒸气分子团之间的距离较小，更容易电压击穿，所以等离子弧会自动在水蒸气内部传输，一般情况下，在5000v以上电压施加后，水蒸气会重新进行分解并燃烧，大大的提高了燃烧效率。
49.具体的请参阅图1，等离子电弧的温度为1500-6000度。
50.本实施例中：等离子电弧的温度应在1500-6000度，就可以正常对水蒸气进行燃烧，将水热分解以及电解成氢气氧气，分解出来的氢气和氧气再燃烧并释放出热量。
51.具体的请参阅图1，水蒸气分子间的距离是水分子直径的9倍，经计算，水蒸汽分子团之间的空气距离小于0.04微米，所需击穿电压为1毫伏。
52.本实施例中：在实际操作时，由于水蒸气分子之间的距离很小，小于0.04微米，水蒸气水分子团之间的击穿电压仅需要1毫伏，进而提高本方法的便利性。
53.具体的请参阅图1，两个电极1边缘之间的距离为3-10mm左右，水蒸汽水分子团之间的间距小于1微米，而空气击穿电压为3kv/mm。
54.本实施例中：在实际操作时，应该将电极1之间的距离进行靠近提高击穿电压的成功率，且通过水蒸气内分子团之间的空气的间距小的特点，可以使得击穿电压在存在水蒸气时进一步可以降低。
55.本发明的工作原理及使用流程：在需要将水进行电解处理，可以将其放置在电极1的表面或注水槽3内，并将高压电和连接头2连接，而后通过高压电便可以将两个电极1之间的空气击穿并产生等离子电弧，等离子电弧的弧根因为大量的电子交换换具有很高的温度将水进行蒸发，这时当水蒸气充满在电弧四周时，由于水蒸气相比干燥空气更容易被电场击穿，电弧更容在水蒸气之间传输，当高温的电弧等离子体在水蒸气之间传输时，高温等离子体的高温会对水蒸气分子团进行热分解产生氢气和氧气，同时等离子体内的电位差也会对水分子团电解产生氢气和氧体，这两种方式产生的氢气和氧气又在高温下迅速重新燃烧，由于热空气上升，这些燃烧过程会形成上升的火焰在电极上方进行，经过实验结果，火焰形状和常规燃烧火焰基本相同，但温度更高。
56.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。