旋转滑动弧耦合催化剂促进甲烷干重整制取合成气的实验研究

摘要

经济发展依赖能源消耗，化石能源储备日趋不足，能源供给问题日渐严峻。甲烷干重整技术利用CH4和CO2两种温室气体，制成H2和CO合成气，既能减少化石能源的利用，又能减轻温室气体所带来的环境问题的压力，因此近年来得到广泛关注。
　　文中主要介绍了磁驱动旋转滑动弧等离子体放电促进甲烷干重整技术，利用高速摄影和示波器，研究了磁场和气流协同驱动的滑动弧的物理特性。研究结果表明:添加磁场会使得滑动弧转速提升;总进气流量6L/min，甲烷浓度为30％时干重整反应剧烈，电弧弧长周期性变化，电弧与电极有多触点现象，且会发生触点漂移。
　　实验还考察了常温常压下利用旋转滑动弧等离子体促进CH4-CO2重整制取合成气效果，实验发现，CH4浓度增加，会使CH4转化率升高，CO2转化率先增后减。流量增加，会使CH4、CO2转化率整体呈下降趋势。
　　自制6％ Ni/γ-Al2O3、8％ Ni/γ-Al2O3、10％ Ni/γ-Al2O3三种不同Ni负载量催化剂，对旋转滑动弧耦合催化剂促进甲烷干重整做了实验研究。实验发现Ni/γ-Al2O3催化剂对CH4分解有一定的促进作用，对CO2分解促进作用不明显。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 能源结构变化

1．2 甲烷重整技术

1．3 甲烷干重整制取合成气

1．4 等离子体

1．4．1 等离子体定义

1．4．2 等离子体分类

1．4．3 不同形式低温等离子体及其在甲烷干重整方向的应用

1．5 滑动弧等离子体

1．6 旋转滑动弧等离子体

1．7 全文框架

第二章 滑动弧放电促进甲烷干重整物理特性研究

2．1 实验原料及仪器设备

2．1．1 气体原料

2．1．2 仪器设备

2．2 旋转滑动弧等离子体发生装置

2．3 旋转滑动弧电参数和电弧图像分析系统

2．4 洛伦兹力对滑动弧的影响

2．5 旋转滑动弧促进甲烷干重整电弧图像和电参数图像分析

2．5．1 无磁场作用下的滑动弧CO2放电

2．5．2 磁场协同作用下的滑动弧CO2放电

2．5．3 磁场反向作用下，滑动弧CO2放电

2．5．4 磁协同作用下不同甲烷浓度甲烷干重整

2．6 分析与讨论

2．7 本章小结

第三章 旋转滑动弧促进甲烷干重整的实验研究

3．1 实验原料及仪器设备

3．1．1 气体原料

3．1．2 仪器设备

3．2 旋转滑动弧促进甲烷干重整实验系统分析

3．3 反应性能评价

3．4 旋转滑动弧促进甲烷干重整的实验研究

3．4．1 供气配比和放电电压对反应的影响

3．4．2 流量对反应的影响

3．5 反应原理探讨

3．6 本章小结

第四章 催化剂制备及表征

4．1 催化剂的制备

4．2 催化剂表征

4．2．1 比表面积测定

4．2．2 ICP

4．2．3 XRD

4．2．4 TEM

4．3 本章小结

第五章 旋转滑动弧耦合催化剂促进甲烷干重整实验研究

5．1 反应空速计算

5．2 旋转滑动弧耦合催化剂促进甲烷干重整实验研究

5．3 反应机理探讨

5．4 本章小结

第六章 全文总结及展望

6．1 全文总结

6．2 创新点

6．3 建议与展望

参考文献

作者简介