一、引言

      在現代科研領域，高溫高壓反應研究對于開發新型催化劑、優化化學反應過程以及探索新材料的合成具有重要意義。然而，傳統的加熱方式在高溫高壓反應研究中面臨著諸多挑戰，如升溫速度慢、控溫精度低、能源消耗大等。焦耳熱固定床催化劑評價系統的出現，為這些問題提供了有效的解決方案。

二、工作原理

      焦耳熱固定床催化劑評價系統的核心是利用焦耳熱效應。系統通過焦耳加熱電源輸出脈沖或穩定的直流電流，直接作用于導電反應管（如 310S、316L、Inconel 不銹鋼等材質）。根據焦耳定律\(Q = I2Rt），電流通過導體時會產生熱量，使反應管自身迅速升溫。同時，系統配備了氣體輸入、預熱及伴熱系統。氣體輸入系統可精確控制反應氣體的流量和種類，預熱系統將反應氣體預熱到合適溫度，伴熱系統則保證管道及部件溫度均勻，避免反應偏差。

三、系統優勢

      升溫速率極快 傳統加熱方式升溫緩慢，而焦耳熱固定床催化劑評價系統利用焦耳效應直接加熱導電材料，能在 5 秒內達到 1200℃，可使反應體系快速越過低溫副反應區域，提高反應效率。

      高效節能 該系統直接加熱床層，減少了熱傳導過程中的能量損失，電能利用率相較于傳統加熱方式提升了 30% 以上，符合綠色化學理念。

     精準控溫 通過調節電流強度與通斷時間，并結合先進的 PID 算法，系統可實現 ±1℃的溫控精度，能準確反映催化劑在不同溫度下的性能變化。

     快速降溫 系統集成了水冷循環與惰性氣體吹掃系統，可在 10 分鐘內完成從高溫到安全溫度的冷卻過程，保障實驗安全，提高后續操作效率。

     全自動控制 配備觸摸屏人機界面和 PLC 控制系統，可預設實驗參數，實時監控各項數據。當出現異常情況時，安全連鎖保護機制將立即啟動，確保實驗安全可靠。

四、應用案例

      催化重整反應 中國科學院上海高等研究院的研究團隊利用該系統開展甲烷催化重整反應研究。通過直接內部焦耳加熱 SiSiC 開孔泡沫填充 Ni 基顆粒催化劑，僅需 65 瓦特即可達到 800℃，而傳統外部爐加熱需 143 瓦特，且催化床平均溫度更高，甲烷和二氧化碳的轉化率分別達到 94% 和 64%。

      費托合成反應 某高校科研團隊在費托合成反應研究中，利用該系統的快速升溫特性使反應迅速進入最佳溫度區間，減少誘導期，精準控溫則確保了反應在適宜溫度下穩定進行，有效提高了長鏈烴的選擇性。

      加氫反應 在對某不飽和化合物的加氫反應研究中，該系統能夠精確控制氫氣流量、反應溫度和壓力等參數，優化反應條件后，目標產物的收率得到顯著提高。

五、結論與展望

      焦耳熱固定床催化劑評價系統憑借其獨特的工作原理和顯著的優勢，在高溫高壓反應研究中發揮了重要作用。隨著科技的不斷進步，該系統有望在性能優化、與先進分析技術結合以及節能和環保等方面取得進一步發展，為高溫高壓反應研究提供更強大的支持，推動化學工業的綠色轉型和可持續發展。

產品展示

      焦耳熱固定床催化劑評價系統通過將焦耳熱效應與自動化控制深度融合，實現了傳統熱工裝備升級，為高溫高壓反應研究提供高效、安全、智能化的實驗平臺。

設備概述：

    焦耳熱固定床是由鑫視科shinsco研發的高效反應裝置，采用焦耳加熱技術實現快速升溫與精準控溫。該設備適用于氣相、氣液兩相及催化反應體系，廣泛應用于化工、材料合成、催化研究等領域，具有高效節能、操作安全等特點。

工作原理：

    通過焦耳加熱電源輸出脈沖或穩定直流電流，直接作用于導電反應管（材質包括310S、316L、Inconel不銹鋼），利用材料自身焦耳效應實現快速升溫。配合氣體輸入、預熱及伴熱系統，可精確控制反應條件，與傳統間接加熱方式相比減少熱損耗。

產品核心優勢：

     1、超快升溫速率，焦耳效應直接加熱導電材料，5秒內可達1200℃，顯著縮短反應時間。

     2、高效節能設計，直接加熱床層減少熱傳導損耗，電能利用率提升30%以上。

    3、精準控溫系統，通過調節電流強度與通斷時間，配合PID算法實現±1℃溫控精度。

    4、快速降溫技術，集成水冷循環與惰性氣體吹掃系統，10分鐘內完成高溫至安全溫度冷卻。

    5、全自動控制，觸摸屏人機界面+PLC控制系統，支持參數預設、過程監控及安全連鎖保護。