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申请/专利权人：郑州轻工业大学

摘要：本发明公开了一种利用电厂冗电等离子体高效氨基储能方法及其储能系统，解决了现有制氨过程中能量耗散大的技术问题。本发明使用电厂产生的冗余电能为等离子储能系统供电，等离子储能系统包括两种类型，一种类型为介质阻挡放电等离子体‑化学链储能系统，一种类型为介质阻挡放电等离子体‑催化储能系统。本发明的技术方案利用电厂的冗余电量进行高效制氨。利用电厂冗余电量产生介质阻挡放电等离子体。基于化学链体系，在介质阻挡放电等离子体的作用下将氮气与氧化镁反应生成氨；或者基于催化体系，将氮气和水蒸汽合成氨。

主权项：1.一种利用电厂冗电等离子体高效氨基储能方法，其特征在于：利用电厂产生的冗余电能为等离子储能系统（4）供电，由锅炉产生的过热蒸汽经汽轮机（1）将内能转化为机械能，汽轮机（1）带动发电机（2）发电，发电机（2）与配电装置（3）相连接；在正常供电负荷下，配电装置（3）将电能输送给电网（5），以供居民使用；在用电谷峰期则为等离子储能系统（4）供电；所述等离子储能系统（4）包括两种类型，一种类型为介质阻挡放电等离子体-化学链储能系统，一种类型为介质阻挡放电等离子体-催化储能系统；采用介质阻挡放电等离子体-化学链储能系统时，收集空气并从空气中分离出氮气作为固氮反应的氮源；采用介质阻挡放电低温等离子体作用于氮源，使氮源与氧化镁反应生成氮化镁，实现固氮过程；使氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，实现释氮过程；将氨气与水蒸汽分离后干燥，进行压缩存储使用，氢氧化镁进一步加热转化为氧化镁后在固氮过程中循环使用；所述介质阻挡放电等离子体-化学链储能系统包括依次连接的第一空压机（6）、第一空分装置（7）和第一氮压机（8），第一空压机（6）收集且压缩空气输送至第一空分装置（7），第一空分装置（7）将空气中的氮气分离出并输送至第一氮压机（8），第一氮压机（8）将氮气输送至介质阻挡放电等离子体固氮反应器（9）中进行固氮过程；所述介质阻挡放电等离子体固氮反应器（9）与大地可靠连接且包括密闭反应腔体，密闭反应腔体连接在第一氮压机（8）与载氮体储存罐（10）之间，密闭反应腔体的外壁上设置与等离子体发生装置和频率调节器相连的等离子体电极，在密闭容器中，氮源与氧化镁在等离子体发生装置和频率调节器作用下反应生成氮化镁，所述载氮体储存罐（10）固定设置或可拆卸设置；所述载氮体储存罐（10）连接有释氮反应器（11），释氮反应器（11）内部设置有供水系统，释氮反应器（11）与介质阻挡放电等离子体固氮反应器（9）之间通过氢氧化物转存转化装置（12）相连，释氮反应器（11）中生成的氢氧化镁经氢氧化物转存转化装置（12）转化为氧化镁后进入介质阻挡放电等离子体固氮反应器（9）循环利用；所述释氮反应器（11）依次连接有第一螺旋绕式冷凝器（13）、第一干燥箱（14）和第一氨储罐（15），释氮反应器（11）中生产的氨气经第一螺旋绕式冷凝器（13）水气分离、第一干燥箱（14）干燥后进入第一氨储罐（15）储存；当制氨需求目的地距离较远时，采用车载运输方式运送载氮体至目的地，再在目的地与水反应制备所需氨气；当需要直接使用氨气时，直接由管道运输至释氮反应器（11）中；采用介质阻挡放电等离子体-催化储能系统时，收集空气并从空气中分离出氮气作为固氮反应的氮源；在催化剂和介质阻挡放电低温等离子体的作用下，水蒸汽经介质阻挡放电低温等离子体激发为OH自由基和H离子，N2在等介质阻挡放电低温等离子体氛围中通过非弹性碰撞生成等离子体物种（NH*、N*、N2+、N2*），在催化剂的作用下H离子与N等离子体反应生产氨气；将氨气与水蒸汽分离后干燥，进行存储使用；所述介质阻挡放电等离子体-催化储能系统包括依次连接的第二空压机（16）、第二空分装置（17）和第二氮压机（18），第二空压机（16）收集且压缩空气输送至第二空分装置（17），第二空分装置（17）将空气中的氮气分离出并输送至第二氮压机（18），第二氮压机（18）将氮气输送至介质阻挡放电等离子体氨反应器（20）中合成氨；所述介质阻挡放电等离子体氨反应器（20）与大地可靠连接且包括密闭的合成器腔体，合成器腔体连接有水蒸汽发生装置（19），水蒸汽发生装置（19）与合成器腔体之间设置有蒸汽调节阀（24），第二氮压机（18）与合成器腔体之间设置有氮气调节阀（25），合成器腔体上设置有等离子体发生装置和频率调节器，等离子体高低压电极间分别设置石英阻挡介质，石英阻挡介质间均匀填充有催化剂Ru-Al2O3，在合成器腔体中，氮源与水蒸汽在等离子体发生装置和频率调节器作用下反应生成氨气；所述介质阻挡放电等离子体氨反应器（20）依次连接有第二螺旋绕式冷凝器（21）、第二干燥箱（22）和第二氨储罐（23），介质阻挡放电等离子体氨反应器（20）中生产的氨气经第二螺旋绕式冷凝器（21）水气分离、第二干燥箱（22）干燥后进入第二氨储罐（23）储存；所述介质阻挡放电低温等离子体通过等离子体发生装置产生，等离子体发生装置通过频率调节器调控频率和电压；所述等离子体发生装置和频率调节器由配电装置（3）供电，或者所有用电设备均由配电装置（3）供电。

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