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《浙江大学》 2011年
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滑动弧放电等离子体重整燃料制氢实验研究

颜士鑫  
【摘要】:滑动弧等放电离子体是一种常温常压下的非平衡等离子体,它兼具热等离子体和低温等离子体的特点,能量转化效率高,而且设备简单,操作方便,因此,滑动弧放电等离子体作为一种新的制氢技术,具有良好的应用前景。 本文利用滑动弧放电等离子体,分别以氨气和甲烷作为原料气体,开展了滑动弧放电等离子体重整燃料制氢的实验研究,重点考察了放电电压、进气流量和原料配比等参数对反应的影响,同时对刀片式滑动弧放电等离子体发生方式进行了改进,设计了一套旋转滑动弧放电等离子体发生装置,并利用其进行了甲烷重整制氢的实验研究。 研究结果表明,滑动弧放电等离子体技术可以在无催化剂的情况下,实现常温常压下分解氨气制氢。放电电压的升高可以提高氨气转化率,同时降低制氢能耗;进气流量的增加会降低氨气转化率,但对制氢能耗的影响则相对复杂一些,制氢能耗会先降低而后升高;氮气的加入有助于提高氨气分解率。 采用旋转滑动弧放电等离子体在氮气气氛下分解甲烷时,其分解的主要产物包括固体产物炭黑和气体产物氢气、乙烯和乙炔等。放电电压和氮气浓度的升高都可以提高甲烷转化率,进气流量的升高则会缩短反应气体在等离子体区域内的停留时间,同时降低等离子区域内的能量密度,从而降低了甲烷转化率。 旋转滑动弧放电等离子体部分氧化重整甲烷制氢过程中,放电电压是一个非常重要的参数,放电电压越高,越有利于反应的进行;进气流量增加时,制氢能耗会先降后升;反应器外罩的变化对甲烷重整反应也有一定的影响;过量空气系数逐渐增大时,氢气选择性会先升高后降低,实验结果表明,空气稍过量会有助氢气选择性的提高。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK91

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