大气压旋转螺旋状电极辉光放电等离子体催化甲烷偶联

采用新研制的具有旋转螺旋状电极的大气压辉光放电等离子体反应器催化甲烷偶联制碳二烃. 实验采用铜电极和不锈钢电极分别考察了输入电场峰值电压和甲烷、氢气进料流量等参数对甲烷转化率和碳二烃收率、选择性的影响. 在长时间连续反应无明显积碳的情况下, 最佳试验结果是电极材料为金属铜, 进料流量为60 mL•min^-1, V(CH₄ )/V(H₂)=1的条件下, 输入电场峰值电压为2.3 kV时, 甲烷转化率为70.64%, 碳二烃单程收率及其选择性分别为69.85%和 99.14%.     

等离子体甲烷偶联体系中纯氢气放电消除积炭

发现了等离子条件下甲烷偶联反应中形成的积炭可以通过该体系中纯氢气放电而消除.将消除积炭使用直流电场的正高压和负高压与使用交流电场作了比较，发现直流电场中无论使用正高压还是负高压，只有阴极上的积炭可以被消除，而交流电场中两极积炭均可被消除，反应器壁上的积炭在以上任何情况下均可被消除.基于实验事实提出了机理假设.消除积炭的量与输入功率、反应器对电极的直径比以及电极材料有关.     

多尖端旋转电极辉光放电甲烷偶联研究

石油资源的日趋短缺使人们对世界大储量能源天然气的开发利用越来越重视。甲烷（CH4）是天然气的主要成份,由于CH4分子具有很高的稳定性,用CH4直接偶联制C2炔（乙烷,;乙烯,乙炔）在热力学上十分不利,采用常规催化手段一直未取得突破性进展^[1],而辉光放电等冷等离子体对于CH4偶联是一种非常有效的方法,近年来已成为物理化学跨学科前沿研究热点。在本研究领域中,利用脉冲电晕等离子体结合催化剂进行甲烷转化^[2],其等离子体在空间分布上是非连续的,活性较低,反应区较小,甲烷的转化率及C2烃收率必须是有限的;利用微波诱导甲烷在催化剂上转化制C2烃^[3],由于温度很高,能量密度太大,很容易使甲烷完全裂解,生成大量积碳,C2烃的收率也较低;利用介质阻挡放电使CH4偶联^[4],能耗太大,能量利用率很低。因此,冷等离子体CH4偶联实现工业化的课题就是要在提高CH4转化率及C2烃收率的同时降低能耗,以提高能量利用率。     

新型多尖端旋转电极甲烷偶联等离子体反应器

研制了一种新型的带有一个多尖端旋转电极对一个同心圆筒型固定电极的甲烷放电制备碳二烃的等离子体反应器.以氢气共存条件下甲烷偶联研究对此反应器作出了评价.在此反应器中，反应物流垂直穿过两电极之间的环行等离子体反应区.在大约40 V供电电压、20 kHz脉冲放电等离子体条件下，在长时间连续反应后没有产生大量积炭.在同样的条件下，此多尖端旋转电极工艺比固定的尖端 平板电极工艺具有较高的甲烷转化率、碳二烃单程收率以及较高的能量效率.     

多尖端旋转电极辉光放电甲烷偶联研究

石油资源的日趋短缺使人们对世界大储量能源天然气的开发利用越来越重视.甲烷(CH4)是天然气的主要成份.由于CH4分子具有很高的稳定性,用CH4直接偶联制C2烃(乙烷、乙烯、乙炔)在热力学上十分不利,采用常规催化手段一直未取得突破性进展\[1\],而辉光放电等冷等离子体对于CH4偶联是一种非常有效的方法,近年来已成为物理化学跨学科前沿研究热点.在本研究领域中,利用脉冲电晕等离子体结合催化剂进行甲烷转化[2],其等离子体在空间分布上是非连续的,活性较低,反应区较小,甲烷的转化率及C2烃收率必然是有限的;利用微波诱导甲烷在催化剂上转化制C2烃[3],由于温度很高,能量密度太大,很容易使甲烷完全裂解,生成大量积碳,C2烃的收率也较低;利用介质阻挡放电使CH4偶联[4],能耗太大,能量利用率很低.因此,冷等离子体CH4偶联实现工业化的课题就是要在提高CH4转化率及C2烃收率的同时降低能耗,以提高能量利用率.