介质阻挡放电的热效应及其用于甲醇重整制氢

摘要

本文首先对填充床介质阻挡放电（DBD）等离子体的放电特性和放电热效应进行了考察，进一步开展了介质阻挡放电与催化剂结合用于甲醇水蒸汽重整制氢的这一吸热的反应过程的研究，结果表明等离子体的热效应在协同过程中有重要作用。 考察了填充床DBD的放电特性，相比于空管放电，Lissajous图形表明填充催化剂后反应器总电容量增加；放电电压电流波形图表明电压负半周期的放电电流数量增多，电极结构不对称导致的正负周期的放电电流波形不对称性减弱。随着输入功率的增加，放电功率以及功率因数增大。发射光谱诊断结果表明，填充床介质阻挡放电相比于空管放电其N2转动和振动温度低。随着输入功率的增加，N2的转动温度增加，但N2振动温度降低。DBD存在的热效应导致反应器外壁和气体温度有明显的升高。 考察了等离子体与催化剂结合甲醇水蒸汽重整过程，发现热效应对协同的重要作用。通对使用筛选出的催化剂，将单纯DBD、单纯催化以及等离子体催化重整甲醇水蒸汽制氢做了对比，结果表明等离子体与催化结合具有协同效应，其甲醇的转化率大于单纯等离子体与单纯催化之和，并且产物主要为H2和CO2。在无外加热源的情况下，进一步考察了直接液体进料等离子体催化甲醇的水蒸汽重整，结果表明随着进料流量的增加甲醇的转化率降低，随着输入功率的增加甲醇的转化率增加，也表明了等离子体热效应在协同过程中的重要作用。

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