基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统

本技术涉及氮肥制备，尤其涉及基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统。

背景技术：

1、氮肥作为世界上消耗最大的化肥应用于农业生产能够显著增加粮食产量，目前已经养活了世界上约40％的人口。对于氮肥生产，haber-bosch(h-b)固氮法被认为是20世纪最伟大的发明。通常，在传统农业中，固体氮肥是在集中式化工厂生产的，然后运到所需的大小农户。这两个过程都高度依赖化石燃料供能，会不可避免地排放大量的温室气体。此外，施用的固体氮肥利用率低于50％，不可避免地导致未吸收的氮肥扩散到地下水中，造成水体污染，影响环境生态平衡。目前，在精确灌溉系统中引入液体肥料被证明能够显著提高肥料的利用率。由此可见，发展可再生能源驱动的液态氮肥分布式生产和就地利用新路线具有重要意义。目前，通常有等离子体将氮气转化为氨气，继而通过水溶液吸收成液态氨肥，但是存在转化率过低，产生氨态氮肥浓度不高等问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，该系统具体包括：

3、等离子体发生器，用于将空气转换为氮氧化物；

4、空气过滤装置，与等离子体发生器的进气口连接；

5、电解槽，与等离子体发生器的出气口、水过滤装置的出水口连接。

6、在一示例中，所述系统还包括可再生能源供应装置，用于为等离子体发生器提供电能。

7、在一示例中，所述系统还包括可再生能源供应装置，用于为等离子体发生器、空气过滤装置、电解槽、水过滤装置提供电能。

8、在一示例中，所述可再生能源供应装置为太阳能发电装置和/或风能发电装置。

9、在一示例中，所述等离子体发生器包括玻璃管，玻璃管内设有不锈钢管，且不锈钢管贯穿玻璃管设置，不锈钢管连接至高压电源；玻璃管表面设有铜网，铜网与等离子体功率控制器连接。

10、在一示例中，所述系统还包括灌溉子系统，灌溉子系统的出水口与水过滤装置连接。

11、在一示例中，所述电解槽的出液口连接有储罐。

12、需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

13、与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

14、1.在一示例中，通过等离子体发生器将空气转化为氮氧化物，氮氧化物与过滤后的灌溉水进行电解反应，最终生成硝酸铵溶液，具有较高的化肥利用率，是固态化肥的2-3倍，可高达90％；同时，相较于现有技术中将氮氧化物与水反应生成硝酸溶液，再将硝酸溶液与含氮的农家肥进行反应生成最终的液态氮肥nh4no3，本申请直接将氮氧化物与电解液(水)进行电解反应即可在电解槽阴极还原转化为氨，无需额外提供含氮原料与硝酸根溶液进行反应，简化了反应步骤，并降低了生产成本；另外，通过控制电解反应能够控制最终氮肥的酸碱程度，能够根据待施肥土地酸碱度生产对应氮肥，进一步提高肥料的利用率。

15、2.在一示例中，引入可再生能源供应装置为系统中任一设备或者多个设备供能，降低了系统的能源消耗以及碳排放。

技术特征：

1.基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：其包括：

2.根据权利要求1所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述系统还包括可再生能源供应装置，用于为等离子体发生器提供电能。

3.根据权利要求1所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述系统还包括可再生能源供应装置，用于为等离子体发生器、空气过滤装置、电解槽、水过滤装置提供电能。

4.根据权利要求2或3所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述可再生能源供应装置为太阳能发电装置和/或风能发电装置。

5.根据权利要求1所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述等离子体发生器包括玻璃管，玻璃管内设有不锈钢管，且不锈钢管贯穿玻璃管设置，不锈钢管连接至高压电源；玻璃管表面设有铜网，铜网与等离子体功率控制器连接。

6.根据权利要求1所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述系统还包括灌溉子系统，灌溉子系统的出水口与水过滤装置连接。

7.根据权利要求1所述的基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，其特征在于：所述电解槽的出液口连接有储罐。

技术总结本技术公开了基于等离子体耦合电化学催化转化的液态氮肥生产系统，属于氮肥制备技术领域，包括：等离子体发生器，用于将空气转换为氮氧化物；空气过滤装置，与等离子体发生器的进气口连接；电解槽，与等离子体发生器的出气口、水过滤装置的出水口连接。通过等离子体发生器将空气转化为氮氧化物，氮氧化物与过滤后的灌溉水进行电解反应，最终生成硝酸铵溶液，具有较高的化肥利用率，可高达90％；相较于现有技术中将硝酸溶液与含氮的农家肥进行反应生成最终的液态氮肥，本申请将氮氧化物与电解液(水)进行电解反应即可在电解槽阴极还原转化为氨，无需额外提供含氮原料与硝酸根溶液进行反应，简化了反应步骤，降低了生产成本。技术研发人员：卢珊珊,陈凡芃,孟锦滢,朱杰伟,于一夫受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：20230725技术公布日：2024/6/5