旋转滑动弧氩等离子体裂解甲烷制氢

摘要

采用切向气流和磁场协同驱动的旋转滑动弧氩等离子体,先通过光谱分析法计算了其电子温度和电子密度,了解其物理特性,将其应用于甲烷裂解制氢,研究了进气流量和CH4/Ar比对反应效果的影响.结果表明,该滑动弧系统电子温度为1.0-2.0 eV,电子密度高达1015 cm-3,是介于热与低温等离子体之间的一种等离子体形式,具有独特的物理特性,可以在达到较高反应效率的同时,保持较大的处理量;在CH4裂解制氢实验中,CH4转化率可达22.1％-70.2％,并随进气流量和CH4/Ar比的增大均逐渐降低;H2选择性为21.2％-61.2％,并随进气流量的增大先基本不变后有所增大,随CH4/Ar比的增大逐渐降低;与应用于甲烷裂解的不同形式的低温等离子体对比(如微波、射频、介质阻挡放电等)可以发现,旋转滑动弧在获得较高甲烷转化率、较高H2选择性和较低制氢能耗的同时,还可以保持较大的处理量,即进气流量可达6-20 L/min.