微尺度下H2辅助催化甲烷起燃温度的研究

摘要

在催化燃烧中,氢气辅助起燃可以是一个很好的点火方式,可在常温下辅助燃料起燃。本文通过实验以及数值模拟对微尺度下H2对甲烷的辅助催化起燃进行了研究。实验测得了一定体积流量范围内和一定当量比范围内H2对甲烷催化起燃的着火温度以及所需要的最少氢气量。通过数值模拟所得到的起燃温度与实验情况基本相符.通过壁面反应机理以及动力学的分析可知CH4起燃过程主要是由于H2和O2先在壁面反应,反应放出的热量通过壁面使CH4开始在壁面发生反应并开始起燃。数值模拟研究表明,在Pt催化剂上,由于燃料与氧化剂之间存在着竞争吸附导致燃料吸附速率发生变化,从而当甲烷/空气当量比变化时会对甲烷的催化起燃温度产生影响。同样随着流速的变化,燃料和氧化剂与催化剂接触时间的变化也会导致吸附速率的变化从而使起燃温度发生变化。