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一种木基炭水蒸气活化装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-12-30 13:10:39

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 刘恒 | 2024-12-30 13:10:39

本实用新型是关于一种木基炭水蒸气活化装置,该活化装置是一个水蒸气产生及传输装置,主要包括:超声雾化系统,水蒸气加热系统,水蒸气传输控制系统。该装置首先通过超声雾化系统产生水雾,用高纯氮气作为载气将水雾传输到水蒸气加热系统,然后通过减压和流量调控等将设定流量的水蒸气作为活化剂传输到木基炭制备反应器里,对木材炭化裂解过程进行活化,从而改善木基炭的孔结构和表面性质,提高木基炭的电化学性能。与传统电加热器对水加热产生水蒸气装置相比,本实用新型使用超声雾化辅助产生水雾并加热获得水蒸气,具有成本低、能耗小、适用性广等优势,可广泛用于为化学、环保、新能源、科研教学等领域。

本实用新型针对现有木基炭水蒸气活化装置的不足,充分利用超声雾化技术结构简单、成本低、效率高、节能环保低等优势,研究设计了一种木基炭活化用超声雾化辅助水蒸气产生的实用新型装置。与传统电加热器对水加热产生水蒸气装置相比,本实用新型使用超声雾化辅助产生水雾并加热获得水蒸气,具有成本低、能耗小、适用性广等优势,可广泛用于为化学、环保、新能源、科研教学等领域。本实用新型研制的木基炭水蒸气活化装置是一个水蒸气产生及传输装置(如图1所示),主要包括超声雾化系统1、水蒸气加热系统2、水蒸气传输控制系统3。该装置首先通过超声雾化系统产生水雾,用高纯氮气作为载气将水雾传输到水蒸气加热系统,然后通过减压和流量调控等将设定流量的水蒸气作为活化剂传输到木基炭制备反应器里。该木基炭水蒸气活化装置的超声雾化系统包括、雾化器电源、雾化控制器、超声波雾化片、小电风扇及超声雾化器外壳,其中雾化器顶部塑料盖用环氧树脂胶密封。

水蒸气在能源生产、工业加热、食品加工、暖通空调、医疗保健、清洁卫生和交通运输及科学研究等领域有广泛的应用。现有水蒸气发生装置,主要采用电加热器或燃气燃烧器加热水产生水蒸气。该类设备一般体积庞大,控制系统复杂,设备功率大、能耗高,设备价格昂贵(数千至数十万元),燃气类加热器还可能产生二氧化碳温室气体甚至有毒有害气体。


 水蒸气作为低成本、高效率、环境友好的活化剂,被广泛用于木基炭制备。水蒸气制备木基活性炭的最佳效果需要将蒸汽流量控制在0~10 mL/min,但目前的水蒸气发生装置无法满足需求。


超声雾化是利用超声波声能产生的振动,使容器内液体发生震荡,破坏溶液表面的张力和惯性,从而使液体雾化成小分子的气雾。超声雾化器利用电子高频震荡,通过陶瓷雾化片的高频谐振,将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾,不需加热或添加任何化学试剂。与传统加热雾化方式比较,可节能90%以上。超声雾化器因其结构简单、成本低、效率高、节能环保等优势,已广泛应用于医疗保健行业、空气调节行业、电子行业、印刷行业、喷涂行业、汽车行业及科学研究等。


针对现有水蒸气装置成本高、能耗大、缺乏科研用小型装置等问题,发明人充分利用超声雾化技术结构简单、成本低、效率高、节能环保低等优势,研究设计了一种木基炭活化用超声雾化辅助水蒸气产生的实用新型装置。与传统电加热器对水加热产生水蒸气装置相比,本实用新型使用超声雾化辅助产生水雾并加热获得水蒸气,在效率、成本、能耗等方面具有显著优势,可广泛用于为化学、环保、新能源、科研教学等领域。

西北农林科技大学地处中华农耕文明发祥地、国家级农业高新技术产业示范区——陕西杨凌,是教育部直属、国家“985工程”和“211工程”重点建设高校,首批入选国家“世界一流大学和一流学科”建设高校,2022年入选国家第二轮“双一流”建设高校,2个学科入选“双一流”建设学科。

具有下列优点及有益效果:


 (1)本装置引入低成本、低功耗、高效率的超声雾化系统辅助产生水蒸气,不需直接对大量水进行加热即可获得水蒸气,与传统电加热水蒸气装置相比,本装置具有结构简单、高效实用、成本低廉、环保节能优势。


 (2)本装置的有益效果是将超声雾化技术用于辅助产生水蒸气,并应用于木基炭活化改性这样一种创新且具有潜力的技术。通过引入水蒸气活化装置,可以进一步提高木基炭的质量和性能,改善其孔结构和表面性质。这不仅有助于开发可持续的资源利用途径,还为环境保护、能源存储等领域提供了新的解决方案。


上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,希望具备此项技术研发的技术方,能够承接此项目。