钟旺燊 陈野力 钱沐杨† 刘三秋 张家良 王德真

1) (南昌大学物理系, 南昌 330031)

2) (大连理工大学物理学院, 大连 116024)

大气压非平衡等离子体由于其独特的非平衡特性, 可为甲烷和二氧化碳稳定温室气体分子活化和重整提供非热平衡和活化环境.本文采用了零维等离子体化学反应动力学模型, 考虑了详细的CH4/CO2 等离子体化学反应集, 重点研究了反应气体CH4/CO2 摩尔分数(5%—95%)对大气压非平衡等离子体甲烷干法重整制合成气和重要含氧化合物的影响.首先, 给出了进料气体不同体积比时电子密度和温度随时间的演化规律,结果表明初始甲烷摩尔分数的提高有利于获得较高的电子密度和电子温度.随后, 讨论了主要自由基和离子数密度在不同的甲烷摩尔分数下随着时间的变化规律, 并给出了反应气体的转化率、合成气体和重要含氧化合物的选择性.此外, 还明确了合成气和含氧化合物主要生成和损耗的化学反应路径, 发现甲基和羟基是合成含氧化合物的关键中间体.最后, 归纳总结给出了主要等离子体粒子之间的总体等离子体化学反应流程图.

1 引 言

全球能源需求的不断增长, 加速了化石燃料储量的枯竭, 同时还带来了气候变化的不利影响, 对人类生存环境构成了严重威胁, 引起了公众的广泛关注.在化石燃料占主导地位的世界, 天然气(主要成分为CH4)是继原油和煤炭之后的第三大能源, 越来越受到人们的重视.二氧化碳(CO2)是造成温……