環(huán)境友好條件下甲烷等離子體重整制氫的研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染是二十一世紀(jì)人類面臨的重大難題，尋找替代石油、煤的新能源是人類生存和發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。氫能具有燃燒熱值高，無污染，重量輕及應(yīng)用廣泛等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是符合可持續(xù)發(fā)展的最理想的新能源。開發(fā)利用儲(chǔ)量巨大的天然氣資源制氫一直是人們研究的熱點(diǎn)。天然氣的主要成分是甲烷，由于甲烷分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在常規(guī)化學(xué)反應(yīng)中條件苛刻，常常需要在高溫高壓有催化劑的條件下才能進(jìn)行，而且在化工生產(chǎn)上存在著能耗大、熱化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低等缺點(diǎn)。探索轉(zhuǎn)化甲烷制

2、氫的新途徑成為了一個(gè)全球矚目的研究課題。 強(qiáng)電場(chǎng)電離放電等離子體的發(fā)展，為甲烷的非常規(guī)轉(zhuǎn)化提供了一條嶄新的途徑。強(qiáng)電場(chǎng)電離放電在放電間隙內(nèi)形成的折合電場(chǎng)強(qiáng)度大于400Td，電場(chǎng)中的電子平均能量大于10 eV。高能電子足以打斷甲烷分子中的C-H鍵，形成離子、自由基等活性粒子，這些活性粒子之間或者活性粒子與分子之間再相互碰撞并重新組合形成新物質(zhì)。本文結(jié)合政府間的國際科技合作項(xiàng)目“甲烷等離子體重整制氫的研究”在常溫常壓不加任何催化劑的

3、環(huán)境友好條件下利用強(qiáng)電場(chǎng)電離放電等離子體的方法對(duì)轉(zhuǎn)化甲烷制氫進(jìn)行了研究。 在常溫常壓無催化劑的條件下，甲烷流量為300 mL/min時(shí)，甲烷轉(zhuǎn)化率最高達(dá)到了70％；適量的氧氣的加入提高了產(chǎn)物中氫氣的濃度，當(dāng)含氧量為5％時(shí)，氫氣濃度最高達(dá)到了38％；氫氣加入降低了甲烷轉(zhuǎn)化率和氫氣的產(chǎn)率。氬氣的加入對(duì)氫氣的產(chǎn)率影響不大，卻使甲烷的轉(zhuǎn)化率略有降低。當(dāng)原料氣體中添加空氣時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率和氫氣的產(chǎn)率則明顯降低。產(chǎn)物中氫氣的濃度和甲烷的轉(zhuǎn)化