大氣壓下火花放電等離子體高效轉化甲烷制氫和乙炔的研究.pdf

1、近年來利用低溫等離子體技術對甲烷的活化與轉化研究引起了人們越來越多的關注。本論文利用穩(wěn)定的大氣壓kHz火花放電等離子體，開展了甲烷直接轉化制氫及乙炔的研究。與其它放電形式相比，在抗積碳和提高能量效率方面取得了明顯進展。實現(xiàn)了甲烷在低能耗條件下高效轉化制氫和乙炔，另外得到了具有較高利用價值的副產物碳黑；并對該火花放電等離子體作用下的CH4轉化反應進行了發(fā)射光譜診斷研究。在此基礎上，利用此反應器對CO2重整CH4的反應進行了初步考察。本論文

2、的主要研究結果如下： 1)通過考察220分鐘放電時間內，純甲烷放電轉化產物中各組分濃度的變化情況，以此考證了放電的穩(wěn)定性。考察了電極間距、比輸入能量、進氣方式、電極管徑與加氫對純甲烷轉化反應的影響。 利用此kHz火花放電等離子體，當甲烷的轉化率為81.5％時，產物氣流中氫氣的濃度達到72.1％，生成每個氫分子的能耗為6.7 eV；當甲烷的轉化率為70.3％時，產物氣流中乙炔的濃度達到18.4％，生成每個乙炔分子的能耗為2

3、1.2 eV。該實驗結果表明，利用這種穩(wěn)定的kHz火花放電，可在低能耗條件下實現(xiàn)了甲烷高效轉化制取氫氣和乙炔。kHz火花放電發(fā)射光譜的研究表明乙炔的高選擇性與C2自由基有關。 2)本論文利用此反應器對CO2重整CH4的反應進行了初步考察，主要包括原料氣的組成對甲烷和二氧化碳的轉化率、產物選擇性及能耗的影響。結果表明：隨著混合氣中CO2/CH4的摩爾比從O增加至3.5，CH4的轉化率逐漸增加；CO2的轉化率呈峰形變化，并在原料氣中