分段电极介质阻挡放电CO2重整CH4过程放电特性与反应性能研究

作者：孙闵杰; 付军辉; 刘泓麟; 梅丹华^*; 方志

来源：电工技术学报, 2023, 38(15): 3972-3983.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.222391

• 分段电极介质阻挡放电
• CO2重整CH4
• 电极数量
• 相邻电极间距

大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO2重整CH4反应，对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一，但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现，分段电极DBD可以调节CO2重整CH4反应过程的反应物转化率、产物分布及能量效率，但是分段电极数量和相邻电极间距对上述性能参数的影响机理尚不清晰。因此，该文设计了具有不同电极数量和不同相邻电极间距的分段电极DBD反应器，并用于CO2重整CH4反应，从电学特性和温度特性的角度研究了不同实验条件下的放电特性，比较分析了对应条件下的CO2重整CH4反应性能。结果表明，分段电极的引入可以增加放电边缘数量以增强边缘效应，且增加分段电极数量和增加相邻电极间距均可延长反应物的有效停留时间，上述因素均有助于提高等离子体CO2重整CH4的反应性能。在施加电压11.0 kV条件下采用4段外电极时可获得最高的CO2转化率(17.7%)和CH4转化率(29.5%)，以及最大的CO选择性(36.0%)。而在2段电极结构中，当相邻电极间距为3 cm时，可获得最高的总反应物转化能量效率(0.334 mmol/kJ)。

• 单位
  南京工业大学