甲烷等离子体裂解制氢制碳的影响因素研究

作     者：吴祖良 成雨莲 高尔豪 李晶 朱佳丽 姚水良 王建新 江捷 WU Zuliang;CHENG Yulian;GAO Erhao;LI Jing;ZHU Jiali;YAO Shuiliang;WANG Jianxin;JIANG Jie

作者机构：常州大学环境科学与工程学院石化行业先进等离子体催化技术工程实验室江苏常州213164 浙江工商大学环保设计研究院浙江杭州310012 

基　　金：国家自然科学基金项目(12075037)资助 

出 版 物：《石油学报（石油加工）》 (Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section))

年 卷 期：2023年第39卷第5期

页      码：1205-1214页

摘      要：甲烷(CH_(4))等离子体裂解是一种很有前景的制氢方法。采用针-针式纳秒脉冲火花放电方法研究了放电功率、CH_(4)含量、CH_(4)流量、反应温度以及不同背景气氛等对CH_(4)转化和产物分布的影响,并采用TEM与Raman方法对产物纳米碳的形貌和结构进行表征分析。结果表明:CH_(4)放电裂解产物主要是氢气(H_(2))、纳米碳(C)和乙炔(C_(2)H_(2)),另有少量的乙烷(C_(2)H_(6))和乙烯(C_(2)H_(4))生成;在30 mL/min的CH_(4)/Ar总气体流量和10%的CH_(4)初始体积分数下,输入60 W功率时实现了CH_(4)转化率83.56%和H_(2)选择性70.28%。放电功率的增大有助于CH_(4)的完全裂解,促进H_(2)和C的生成;而随着CH_(4)初始含量和CH_(4)气体流速的提高,CH_(4)的转化率、H_(2)和C的选择性明显下降;500℃以下的反应温度对CH_(4)转化影响不大,但当反应温度从500℃升高至800℃时,C_(2)H_(2)高温分解加快;与N_(2)相比,放电中Ar激发态更能促进CH_(4)的初步分解和C_(2)H_(2)的形成;通过TEM和Raman表征,发现N_(2)背景气氛下产生粒径更小的20~30 nm无定形碳,而在Ar背景气氛下纳米碳的石墨化程度更高。

主 题 词：火花放电 甲烷裂解 氢气 纳米碳 C_(2)分布 

学科分类：081702[081702] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-8719.2023.05.024

馆 藏 号：203123395...