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专利号: 2021108004246
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于包括自上而下设置的釜盖(1)、保温区釜体(2)和反应区釜体(3),所述釜盖(1)上设有1#载气进气口(11)、1#气体出气口(15)以及两个刚玉管插孔;保温区釜体(2)内悬设有阳极电极(13)和阴极电极(14),所述阳极电极(13)和阴极电极(14)通过刚玉管绝缘保护的导线穿过釜盖(1)上相应的刚玉管插孔与电源连接,所述阴极电极(14)上设置有生物质颗粒;

所述保温区釜体(2)内部嵌有一层保温棉(21),所述保温棉(21)上方装有可在保温区釜体(2)内部抽拉滑动的实心隔热板(23),以免生物质颗粒在伸入熔盐前受热分解;保温棉(21)上设有两个分别用于穿过阳极电极(13)和阴极电极(14)的第一电极插孔(27);保温区釜体(2)侧壁上开有2#载气进气口(22)、2#气体出气口(25)和热电偶放置口,所述2#载气进气口(22)、2#气体出气口(25)和热电偶放置口均设置于保温棉(21)的下方;所述反应区釜体(3)内盛有熔融碳酸盐。

2.如权利要求1所述的一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于所述釜盖(1)与保温区釜体(2)之间,以及保温区釜体(2)与反应区釜体(3)之间均通过法兰盘连接,实现可自由拆卸组合。

3.如权利要求1所述的一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于阳极电极(13)和阴极电极(14)均为石墨电极,所述阴极电极(14)上绑有经压片成型的生物质颗粒;所述保温棉(21)为陶瓷纤维。

4.如权利要求1所述的一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于所述实心隔热板(23)为一端带有把手的石棉保温板;保温区釜体(2)内壁上设置有两相向设置的导向槽,所述实心隔热板(23)滑动设置于保温区釜体(2)内壁的导向槽内;保温区釜体(2)靠近于实心隔热板(23)把手的一侧设有抽出口以及用于密封所述抽出口的1#炉门(24),可通过打开密封的1#炉门(24)进行移动实心隔热板(23)的位置。

5.如权利要求1所述的一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于反应区釜体(3)内的熔融碳酸盐中插入有热电偶(26),所述热电偶(26)为可弯折的铠装热电偶,热电偶(26)的接线端从保温区釜体(2)的热电偶放置口向外穿出。

6.如权利要求1所述的一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的装置,其特征在于所述反应区釜体(3)内设有碳化硅孔板(31),所述碳化硅孔板(31)底部稍浸没于反应区釜体(3)内的熔融碳酸盐液面中,碳化硅孔板(31)上表面稍高于所述熔融碳酸盐液面;碳化硅孔板(31)上设有若干小孔洞和两个分别用于穿过阳极电极(13)和阴极电极(14)的第二电极插孔(33),所述碳化硅孔板(31)一端带有把手,反应区釜体(3)内壁上设置有两相向设置的导向槽,所述碳化硅孔板(31)滑动设置于反应区釜体(3)内壁的导向槽内;反应区釜体(3)靠近于碳化硅孔板(31)把手的一侧设有抽出口以及用于密封所述抽出口的2#炉门(32),可通过打开密封的2#炉门(32)将碳化硅孔板(31)从反应区釜体(3)内向外抽出。

7.如权利要求1所述的装置电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的工艺,其特征在于包括以下步骤:

1)以质量比为3:3:4的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3混合熔盐作为熔盐介质并预先加入反应区釜体(3)内,然后通过法兰盘依次安装保温区釜体(2)和釜盖(1),将阳极电极(13)和阴极电极(14)悬设于保温区釜体(2)内,此时两电极悬挂于实心隔热板(23)上方,且阴极电极(14)上设有生物质颗粒,通过1#载气进气口(11)通入N2,将保温区釜体(2)内空气置换完全后封闭1#载气进气口(11)和1#气体出气口(15);

2)将热电偶(26)伸入熔盐介质底部,对反应区釜体(3)内熔盐介质进行加热,同时通过

2#载气进气口(22)通入N2;待熔盐介质熔融后,打开2#炉门(32)将碳化硅孔板(31)推入反应区釜体(3)内,使所述碳化硅孔板(31)底部稍浸没于反应区釜体(3)内的熔融碳酸盐液面中,碳化硅孔板(31)上表面稍高于所述熔融碳酸盐液面,然后关闭2#炉门(32),通过2#载气进气口(22)通入N2继续保持15‑20min后,封闭2#载气进气口(22)和2#气体出气口(25);当熔盐介质温度达到400~600℃时,打开1#炉门(24)抽出实心隔热板(23)后关闭;然后将阳极电极(13)和阴极电极(14)依次通过保温棉(21)上的第一电极插孔(27)和碳化硅孔板(31)上的第二电极插孔(33)浸入熔盐介质中并通电,电解电压4~10V,持续20‑40min;

3)反应结束后,打开2#炉门(32)将碳化硅孔板(31)抽出,浮于熔融碳酸盐液面的热解炭以及表面的少量熔融碳酸盐被抽出的碳化硅孔板(31)一同带出,取出热解炭后,将碳化硅孔板再次放入反应区釜体(3)内;提升两电极位置至保温棉(21)上方并将实心隔热板(23)塞入保温区釜体(2)内,随后更换阴极电极重复以上过程再次反应,将反应后的阴极电极上沉积的高比表面积电解炭取出。

8.如权利要求7所述的电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的工艺,其特征在于所述生物质为压片成型的竹粉片或微晶纤维素,优选为竹粉片。