脉冲DBD等离子体特性及甲烷干重整研究
发布时间：2022-01-05 18:29
随着工业发展与社会进步,世界各地能源消耗剧增,化石能源大量燃烧导致二氧化碳排放量巨大,温室效应显著。与此同时,作为清洁能源的天然气储量丰富,但在远距离运输及存储方面成本较高,因此甲烷被考虑就地转化成具有高价值的化工产品。甲烷干重整技术（Dry reforming of methane,DRM）能够将甲烷和二氧化碳这两种温室气体转化为合成气,为精细化工制取甲醇、费托合成等提供原料。传统甲烷干重整以高温热催化为主,存在对设备要求高、能耗高、操作复杂等诸多问题。由于低温等离子体产生的大量高能活性粒子（电子、激发态离子和分子、自由基等）能够在室温下对两种化学性质稳定的气体进行活化,实现常温常压下的甲烷干重整,因此低温等离子体甲烷干重整技术备受研究者青睐。本文结合目前已有文献报道对等离子体应用于甲烷干重整的实验进行了探索性研究,针对目前低温等离子体甲烷干重整转化率低及能量效率低的研究现状,本文依据发展迅猛的脉冲功率技术,提出将脉冲放电等离子体应用于甲烷干重整反应。本文分别搭建了大气压微秒和纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体实验平台并对大气压脉冲介质阻挡放电的放电特性、光学特性以及转化特性进行了参数化实...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 课题研究背景
1.2 等离子体基本概况
1.2.1 等离子体基本概念
1.2.2 介质阻挡放电概念
1.3 等离子体重整甲烷研究进展
1.4 本文主要研究内容
2 实验装置及分析方法
2.1 脉冲DBD等离子体发生装置及实验系统
2.2 气体分析及相关产物计算方法
3 微秒脉冲DBD等离子体特性及干重整性能研究
3.1 电源输出特性研究
3.2 微秒脉冲DBD特性分析
3.3 微秒脉冲放电等离子体特性研究
3.3.1 脉冲峰值电压对电学特性的影响
3.3.2 重复频率对电学特性的影响
3.3.3 脉宽对电学特性的影响
3.3.4 外电极长度对电学特性的影响
3.4 甲烷干重整转化特性研究
3.4.1 脉冲峰值电压对转化的影响
3.4.2 重复频率对转化特性的影响
3.4.3 脉宽对转化特性的影响
3.4.4 外电极长度对转化特性的影响
3.5 本章小结
4 微秒脉冲DBD等离子体特性及干重整性能研究
4.1 纳秒脉冲DBD等离子体特性分析
4.2 纳秒脉冲放电等离子体特性研究
4.2.1 重复频率对电学特性的影响
4.2.2 上升沿对电学特性的影响
4.2.3 下降沿对电学特性的影响
4.2.4 脉冲顶宽对电学特性的影响
4.2.5 原料气摩尔比对电学特性的影响
4.3 甲烷干重整转化特性研究
4.3.1 重复频率对转化特性的影响
4.3.2 上升沿对转化特性的影响
4.3.3 下降沿对转化特性的影响
4.3.4 脉冲顶宽对转化特性的影响
4.3.5 原料气摩尔比对转化特性的影响
4.4 微秒脉冲与纳秒脉冲等离子体特性与重整特性对比
4.5 本章小结
5 纳秒脉冲等离子体重整甲烷机理探讨
5.1 发射光谱诊断活性粒子
5.2 干重整反应产物生成路径分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟[J]. 赵曰峰,王超,王伟宗,李莉,孙昊,邵涛,潘杰. 物理学报. 2018(08)
[2]电极结构及填充介质对二氧化碳重整甲烷制合成气的影响[J]. 鲁娜,暴晓丁,商克峰,姜楠,李杰,吴彦. 高电压技术. 2018(03)
[3]等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减[J]. 林浩凡,王瑞雪,谢庆,张帅,邵涛. 电工技术学报. 2017(16)
[4]微秒和纳秒脉冲激励下甲烷DBD电学特性研究[J]. 张凯,王瑞雪,高远,张帅,邵涛,严萍. 高压电器. 2017(04)
[5]脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH4直接转化[J]. 高远,张帅,刘峰,王瑞雪,汪铁林,邵涛. 电工技术学报. 2017(02)
[6]世界能源格局走势分析[J]. 林卫斌,陈丽娜. 开放导报. 2016(05)
[7]大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕. 高电压技术. 2016(03)
[8]气体放电的相似性[J]. 王新新,付洋洋. 高电压技术. 2014(10)
博士论文
[1]大气压脉冲介质阻挡放电特性及放电参数效应研究[D]. 陈波.山东大学 2013
[2]等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C2烃反应的研究[D]. 代斌.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]非平衡等离子体用于甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D]. 朱威娜.天津大学 2008
本文编号：3570854
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 课题研究背景
1.2 等离子体基本概况
1.2.1 等离子体基本概念
1.2.2 介质阻挡放电概念
1.3 等离子体重整甲烷研究进展
1.4 本文主要研究内容
2 实验装置及分析方法
2.1 脉冲DBD等离子体发生装置及实验系统
2.2 气体分析及相关产物计算方法
3 微秒脉冲DBD等离子体特性及干重整性能研究
3.1 电源输出特性研究
3.2 微秒脉冲DBD特性分析
3.3 微秒脉冲放电等离子体特性研究
3.3.1 脉冲峰值电压对电学特性的影响
3.3.2 重复频率对电学特性的影响
3.3.3 脉宽对电学特性的影响
3.3.4 外电极长度对电学特性的影响
3.4 甲烷干重整转化特性研究
3.4.1 脉冲峰值电压对转化的影响
3.4.2 重复频率对转化特性的影响
3.4.3 脉宽对转化特性的影响
3.4.4 外电极长度对转化特性的影响
3.5 本章小结
4 微秒脉冲DBD等离子体特性及干重整性能研究
4.1 纳秒脉冲DBD等离子体特性分析
4.2 纳秒脉冲放电等离子体特性研究
4.2.1 重复频率对电学特性的影响
4.2.2 上升沿对电学特性的影响
4.2.3 下降沿对电学特性的影响
4.2.4 脉冲顶宽对电学特性的影响
4.2.5 原料气摩尔比对电学特性的影响
4.3 甲烷干重整转化特性研究
4.3.1 重复频率对转化特性的影响
4.3.2 上升沿对转化特性的影响
4.3.3 下降沿对转化特性的影响
4.3.4 脉冲顶宽对转化特性的影响
4.3.5 原料气摩尔比对转化特性的影响
4.4 微秒脉冲与纳秒脉冲等离子体特性与重整特性对比
4.5 本章小结
5 纳秒脉冲等离子体重整甲烷机理探讨
5.1 发射光谱诊断活性粒子
5.2 干重整反应产物生成路径分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟[J]. 赵曰峰,王超,王伟宗,李莉,孙昊,邵涛,潘杰. 物理学报. 2018(08)
[2]电极结构及填充介质对二氧化碳重整甲烷制合成气的影响[J]. 鲁娜,暴晓丁,商克峰,姜楠,李杰,吴彦. 高电压技术. 2018(03)
[3]等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减[J]. 林浩凡,王瑞雪,谢庆,张帅,邵涛. 电工技术学报. 2017(16)
[4]微秒和纳秒脉冲激励下甲烷DBD电学特性研究[J]. 张凯,王瑞雪,高远,张帅,邵涛,严萍. 高压电器. 2017(04)
[5]脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH4直接转化[J]. 高远,张帅,刘峰,王瑞雪,汪铁林,邵涛. 电工技术学报. 2017(02)
[6]世界能源格局走势分析[J]. 林卫斌,陈丽娜. 开放导报. 2016(05)
[7]大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕. 高电压技术. 2016(03)
[8]气体放电的相似性[J]. 王新新,付洋洋. 高电压技术. 2014(10)
博士论文
[1]大气压脉冲介质阻挡放电特性及放电参数效应研究[D]. 陈波.山东大学 2013
[2]等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C2烃反应的研究[D]. 代斌.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]非平衡等离子体用于甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D]. 朱威娜.天津大学 2008
本文编号：3570854
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