用于甲烷重整的非平衡等离子体研究

发布时间：2021-10-11 22:52

　　非平衡等离子体是一种部分电离的气体,其具有明显的非热力学平衡特性,电子温度高达1-10 eV,可以很容易的打破化学键促进反应的进行,而气体温度整体保持在室温,有效地降低了化学反应进程中热量的损失,为实现常温常压下甲烷重整提供了一种新的途径。其中,介质阻挡放电装置简单,适合于在较大空间长时间工作;滑动弧放电兼具热等离子体和冷等离子体特性,具有较高的电子温度和电子密度,同时对化学反应有较好的选择性,因此这两种放电形式在甲烷重整领域受到了国内外学者的广泛关注。为了进一步提高甲烷重整的效果,对两种非平衡等离子体的特性进行对比分析是十分必要的。为此,本课题搭建了同轴圆筒介质阻挡放电装置以及旋转滑动弧放电装置,通过对比实验,分别考察了两种放电方式的电学特性以及等离子体特性,并在此实验基础上进行了甲烷重整的实验研究。具体结果如下:（1）同轴圆筒介质阻挡放电（DBD）和旋转滑动弧放电为两种气体放电方式,电学特性差异明显。高频交流电源驱动的同轴圆筒DBD在正、负半周期内均产生大量脉冲电流,介质电容的存在限制了放电空间电流的自由增长,电流脉冲的峰值约为150mA。旋转滑动弧放电采用内电极为锥形螺旋丝、外电... 

【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】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 非平衡等离子体技术
        1.2.1 非平衡等离子体概述
        1.2.2 介质阻挡放电等离子体
        1.2.3 旋转滑动弧放电等离子体
    1.3 非平衡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 非平衡等离子体发生装置及实验系统
        2.1.1 同轴圆筒介质阻挡放电发生装置
        2.1.2 旋转滑动弧放电发生装置
        2.1.3 实验系统及所用仪器
    2.2 实验参数的计算
        2.2.1 电压-电荷Lissajous图形法
        2.2.2 快速傅里叶变换(FFT)
        2.2.3 气体产物计算方法
3 非平衡等离子体电学特性研究
    3.1 放电伏安特性分析
        3.1.1 同轴圆筒介质阻挡放电伏安特性
        3.1.2 旋转滑动弧放电伏安特性
    3.2 电气参数对电学特性的影响
        3.2.1 电气参数对同轴圆筒介质阻挡放电电学特性的影响
        3.2.2 电气参数对旋转滑动弧放电电学特性的影响
    3.3 气体参数对电学特性的影响
        3.3.1 气体参数对同轴圆筒介质阻挡放电电学特性的影响
        3.3.2 气体参数对旋转滑动弧放电电学特性的影响
    3.4 两种非平衡等离子体电学特性对比分析
    3.5 本章小结
4 非平衡等离子体特性研究
    4.1 非平衡等离子体放电模式
        4.1.1 同轴圆筒介质阻挡放电模式
        4.1.2 旋转滑动弧放电模式
    4.2 非平衡等离子体放电装置温度分布
        4.2.1 同轴圆筒介质阻挡放电等离子体放电装置温度分布
        4.2.2 旋转滑动弧放电等离子体放电装置温度分布
    4.3 非平衡等离子体发射光谱分析
        4.3.1 同轴圆筒介质阻挡放电等离子体发射光谱分析
        4.3.2 旋转滑动弧放电等离子体发射光谱分析
    4.4 两种非平衡等离子体特性对比分析
    4.5 本章小结
5 非平衡等离子体促进甲烷重整研究
    5.1 同轴圆筒介质阻挡放电促进甲烷重整的实验研究
        5.1.1 放电电压对重整效果的影响
        5.1.2 CH_4含量对重整效果的影响
        5.1.3 气体流速对重整效果的影响
    5.2 旋转滑动弧放电促进甲烷重整的实验研究
        5.2.1 放电电压对重整效果的影响
        5.2.2 CH_4含量对重整效果的影响
        5.2.3 气体流速对重整效果的影响
    5.3 两种非平衡等离子体促进甲烷重整效果的对比分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 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]能源转型下可再生能源发展现状研究[J]. 周玉辉,文丽晨.  营销界. 2019(37)
[2]环境压力对滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响研究[J]. 费力,张磊,何立明,陈一,朱春昶,赵兵兵.  高压电器. 2019(07)
[3]Experimental study of rotating gliding arc discharge plasma-assisted combustion in an aero-engine combustion chamber[J]. Liming HE,Yi CHEN,Jun DENG,Jianping LEI,Li FEI,Pengfei LIU.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(02)
[4]旋转滑动弧降解垃圾气化焦油组分中的萘[J]. 颜欣,李晓东,朱凤森,孔相植,严建华.  化工进展. 2018(03)
[5]能源转型背景下的储能技术发展前景[J]. 刘冠伟.  中外能源. 2017(12)
[6]大气压交流旋转滑动弧的放电特性[J]. 何立明,雷健平,陈一,刘兴建,陈高成,曾昊.  高电压技术. 2017(09)
[7]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云.  高电压技术. 2016(12)
[8]Recent Development of CO2 Reforming of CH4 by “Arc” Plasma[J]. 徐艳,张晓晴,杨春辉,张燕平,印永祥.  Plasma Science and Technology. 2016(10)
[9]脉冲重复频率对微秒脉冲滑动放电特性影响的实验研究[J]. 牛宗涛,章程,王瑞雪,陈根永,邵涛.  电工技术学报. 2016(19)
[10]大气压交流滑动弧的放电特性[J]. 何立明,陈一,刘兴建,吴勇,刘鹏飞,张一汉.  高电压技术. 2016(06)

硕士论文
[1]高频旋转滑动弧放电及用于甲烷干重整研究[D]. 孙丹凤.大连理工大学 2018
[2]介质阻挡放电均匀性及模式转变研究[D]. 杨富翔.大连理工大学 2016
[3]滑动弧放电等离子体重整燃料制氢实验研究[D]. 颜士鑫.浙江大学 2011
[4]直流电晕放电OH自由基发射光谱研究[D]. 郑维.大连理工大学 2007
[5]O2中α型射频放电的理论研究[D]. 何凡.华中科技大学 2007



本文编号：3431393