钟北京 熊鹏飞 杨 帆 于亚薇

(清华大学航天航空学院，北京100084)

1 引言

在贵金属催化剂上的催化燃烧由于其着火温度低、火焰温度低、可燃范围宽以及不易产生污染物等优点越来越受到国内外学者的广泛关注，并进行了大量的研究.1-9近二十年来，微系统(如微飞行器、微卫星、微能源与微动力系统等)的蓬勃发展为微尺度燃烧提供了重要而广泛的应用领域，因此，微系统中涉及的微燃烧器以及燃料的微燃烧特性受到了广泛的关注，并成为了微尺度燃烧领域中的重点研究方向.10-20

由于催化燃烧能够实现低温起燃，并在较低温度条件下稳定燃烧，因而在微尺度燃烧领域得到广泛应用.氢气不需要点火器，在Pt催化剂表面可以室温起燃，从而减小微动力装置的尺寸，提高系统的可靠性.因此，氢气辅助碳氢燃料的催化着火与燃烧特性受到了国内外学者广泛的研究.21-23

2000年Deutschmann等21在附着铂催化剂的蜂窝体陶瓷(每平方英寸200个孔)表面上研究了甲烷/空气混合物的氢气辅助催化起燃特性.结果表明，在一定量的氢气(摩尔分数大于3.0%)辅助下甲烷/空气混合物能够在常温下启动，实现着火，而且起燃温度主要取决于甲烷的浓度.甲烷浓度的提高将有助于混合物的起燃.作者同时采用甲烷详细催化反应机理对氢气辅助催化着火过程进行了数值模拟，结果表明，氢气所起的作用主要是热作用，即氢气首先氧化，放出的热量引燃了甲烷/空气混合物.作……