一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置的制作方法

本发明涉及臭氧生产，尤其涉及一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置。

背景技术：

1、目前工业级高浓度臭氧主要利用介质阻挡放电技术合成，放电反应器大多为平板式结构，平板式结构具有易加工和组装等优点，但平面度调控难度大，容易造成放电不均匀、甚至介质层击穿的问题，因此为了控制平面度往往会限制电极（及介质层）的面积，但这同时也限制了臭氧产量的提升。随着工业应用需求的不断提高，迫切需要开发一种具有更大放电面积、臭氧产量更高的介质阻挡放电反应器。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的为了控制平板式放电反应器的平面度而限制电极（及介质层）的面积，导致限制了臭氧产量提升的缺点，而提出的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，包括介质管、高压电极模组和地电极模组，高压电极模组和地电极模组分别同轴套设在介质管的内外两侧，高压电极模组包括高压电极冷却管和高压电极层，高压电极层设置在高压电极冷却管的外表面上，高压电极层的外表面与介质管的内表面贴合连接，地电极模组包括地电极冷却管和地电极管，地电极管同轴设置在地电极冷却管的内侧，地电极管和介质管之间间隔形成放电反应区，地电极管和地电极冷却管之间间隔形成地电极冷却水通道。

3、较佳地，该装置还包括限位模组，限位模组包括分别位于地电极冷却管两端的两个端口限位件，两个端口限位件的内侧与地电极冷却水通道对应的位置均设有地电极限位凸起，两个端口限位件的内侧与放电反应区对应的位置均设有介质管限位凸起，两个端口限位件上与放电反应区对应的位置均设有第一进/出气口，介质管限位凸起上与第一进/出气口对应的位置设有与第一进/出气口连通的第二进/出气口，两个端口限位件上与地电极冷却水通道对应的位置均设有第一地电极冷却水出/入口，地电极限位凸起上与第一地电极冷却水出/入口对应的位置设有与第一地电极冷却水出/入口连通的第二地电极冷却水出/入口，两个端口限位件上位于高压电极冷却管内侧的位置均设有高压电极冷却水出/入口。进一步地，高压电极模组还包括高压电极冷却中心管，高压电极冷却中心管同轴设置在高压电极冷却管的内侧，高压电极冷却管和高压电极冷却中心管之间间隔形成高压电极冷却水通道，两个端口限位件的内侧与高压电极冷却水通道对应的位置均设有高压电极限位凸起，高压电极冷却水出/入口设置在对应端口限位件上与高压电极冷却水通道对应的位置，高压电极限位凸起上与高压电极冷却水出/入口对应的位置设有与高压电极冷却水出/入口连通的第二高压电极冷却水出/入口。再进一步地，高压电极冷却中心管为pvc管。

4、较佳地，高压电极层的外表面设有粘接层，高压电极层通过粘接层与介质管的内表面连接，粘接层的厚度为0.04-0.08㎜。

5、较佳地，高压电极层为熔射在高压电极冷却管外表面上的钨层，钨层的厚度为10-1000μm。

6、较佳地，地电极管的内表面上设有第一催化层。进一步地，介质管的外表面上设有第二催化层。再进一步地，第一催化层为涂覆、溅射或溶射在地电极管的内表面上的wo3、tio2、nb2o5、v2o5、zno以及ta2o5中的任意一种或者两种，第二催化层为涂覆、溅射或溶射在介质管的外表面上的wo3、tio2、nb2o5、v2o5、zno以及ta2o5中的任意一种或者两种。

7、较佳地，高压电极冷却管为陶瓷管，地电极冷却管和地电极管均为不锈钢管。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过将高压电极模组和地电极模组分别同轴套设在介质管的内外两侧，能够有效提高放电面积，保证臭氧浓度；通过将高压电极层的外表面与介质管的内表面贴合连接，能够有效抑制局部电弧放电的形成，提高放电均匀性；通过将地电极管同轴设置在地电极冷却管的内侧，在地电极管和地电极冷却管之间间隔形成地电极冷却水通道，能够明显改善散热性能，降低臭氧受热分解量，从而提高臭氧浓度。

技术特征：

1.一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，包括介质管、高压电极模组和地电极模组，所述高压电极模组和所述地电极模组分别同轴套设在所述介质管的内外两侧，所述高压电极模组包括高压电极冷却管和高压电极层，所述高压电极层设置在所述高压电极冷却管的外表面上，所述高压电极层的外表面与所述介质管的内表面贴合连接，所述地电极模组包括地电极冷却管和地电极管，所述地电极管同轴设置在所述地电极冷却管的内侧，所述地电极管和所述介质管之间间隔形成放电反应区，所述地电极管和所述地电极冷却管之间间隔形成地电极冷却水通道。

2.如权利要求1所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，还包括限位模组，所述限位模组包括分别位于所述地电极冷却管两端的两个端口限位件，所述两个端口限位件的内侧与所述地电极冷却水通道对应的位置均设有地电极限位凸起，所述两个端口限位件的内侧与所述放电反应区对应的位置均设有介质管限位凸起，所述两个端口限位件上与所述放电反应区对应的位置均设有第一进/出气口，所述介质管限位凸起上与所述第一进/出气口对应的位置设有与所述第一进/出气口连通的第二进/出气口，所述两个端口限位件上与所述地电极冷却水通道对应的位置均设有第一地电极冷却水出/入口，所述地电极限位凸起上与所述第一地电极冷却水出/入口对应的位置设有与所述第一地电极冷却水出/入口连通的第二地电极冷却水出/入口，所述两个端口限位件上位于所述高压电极冷却管内侧的位置均设有高压电极冷却水出/入口。

3.如权利要求2所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述高压电极模组还包括高压电极冷却中心管，所述高压电极冷却中心管同轴设置在所述高压电极冷却管的内侧，所述高压电极冷却管和所述高压电极冷却中心管之间间隔形成高压电极冷却水通道，所述两个端口限位件的内侧与所述高压电极冷却水通道对应的位置均设有高压电极限位凸起，所述高压电极冷却水出/入口设置在对应端口限位件上与所述高压电极冷却水通道对应的位置，所述高压电极限位凸起上与所述高压电极冷却水出/入口对应的位置设有与所述高压电极冷却水出/入口连通的第二高压电极冷却水出/入口。

4.如权利要求3所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述高压电极冷却中心管为pvc管。

5.如权利要求1所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述高压电极层的外表面设有粘接层，所述高压电极层通过所述粘接层与所述介质管的内表面连接，所述粘接层的厚度为0.04-0.08㎜。

6.如权利要求1所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述高压电极层为熔射在所述高压电极冷却管外表面上的钨层，所述钨层的厚度为10-1000μm。

7.如权利要求1所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述地电极管的内表面上设有第一催化层。

8.如权利要求7所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述介质管的外表面上设有第二催化层。

9.如权利要求8所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述第一催化层为涂覆、溅射或溶射在所述地电极管的内表面上的wo3、tio2、nb2o5、v2o5、zno以及ta2o5中的任意一种或者两种，所述第二催化层为涂覆、溅射或溶射在所述介质管的外表面上的wo3、tio2、nb2o5、v2o5、zno以及ta2o5中的任意一种或者两种。

10.如权利要求1所述的一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，其特征在于，所述高压电极冷却管为陶瓷管，所述地电极冷却管和所述地电极管均为不锈钢管。

技术总结本发明提供一种用于高浓度臭氧合成的同轴介质阻挡放电装置，该装置包括介质管、高压电极模组和地电极模组，通过将高压电极模组和地电极模组分别同轴套设在介质管的内外两侧，能够有效提高放电面积，保证臭氧浓度；通过将高压电极层的外表面与介质管的内表面贴合连接，能够有效抑制局部电弧放电的形成，提高放电均匀性；通过将地电极管同轴设置在地电极冷却管的内侧，在地电极管和地电极冷却管之间间隔形成地电极冷却水通道，能够明显改善散热性能，降低臭氧受热分解量，从而提高臭氧浓度。技术研发人员：王振交,杨莉受保护的技术使用者：苏州中世太新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2