Получение водорода методом парциального окисления с использованием слаботочного разряда

Введение 3
Термодинамические основы реакции парциального окисления 4
Парциальное окисление метана в слаботочном разряде. 5
Парциальное окисление метана в барьерном разряде. 5
Парциальное окисление диметилового эфира в искровом разряде 9
Парциальное окисление C2H6O в коронном разряде 11
Заключение 12
Список литературы 13

Весь текст будет доступен после покупки

За последнее десятилетие существенно возросло внимание к водородной энергетике, в частности к способам производства водорода. Это отчасти связано с возрастанием роли альтернативной энергетики, которая требует аккумулятора, переносчика энергии. Наиболее перспективным переносчиком энергии является водород. Это связано со следующими причинами: водород легко хранить; транспортировать частями; при сгорании водорода образуется вода – нет загрязняющих выбросов в атмосферу; возможность генерации электричества, используя топливные элементы.
Приведем пример на одной из отраслей - транспортная отрасль. Количество автомобилей в мире быстро растет, и это сопровождается серьезными экологическими проблемами. Необходимо создать экологически чистый транспорт, транспортное средство на основе топливных элементов являются одним из перспективных.
В настоящее время водород в основном производится из метана. Однако, производство метана сталкивается с проблемами. Во-первых, классический реформинг в присутствии катализатора протекает при высокой температуре (от 700 до 1000 С). Это связано с тем, что метан и углекислый газ диссоциирует только при высокой температуре, т.е. становятся термически нестабильным. Высокая температура приводит к усложнению технологического процесса и снижению эффективности производства. Во-вторых, высокая температура приводит к снижению активности катализатора, особенно к снижению активности недорогих неблагородных металлов, например, никеля. Таким образом, существует необходимость в совершенствовании технологии реформинга.
В данном реферате рассмотрены способы совершенствования технологии производства водорода методом парциального окисления метана и диметилового эфира с помощью различных слаботочных разрядов: барьерный разряд, коронный разряд, искровой разряд. Основной принцип использования разряда – это направленная активация, возбуждения молекул метана / диметилового эфира, в результате чего образуется водород. Таким образом, ожидается, что направленное действие снижает энергетические затраты на производство водорода, снижается рабочая температура [1].

Весь текст будет доступен после покупки

Термодинамические основы реакции парциального окисления

Для того, чтобы выяснить преимущество использование плазмы, необходимо знать выход водорода при различных температурах при условии термодинамического равновесия. Схема реакции парциального окисления метана имеет следующий вид:
CH_4+?1/2•O?_2>CO+?2•H?_2 (1)
Рассмотрим выход водорода, нормированный 2 моля метана при атмосферном давлении, полагая, что система находится в термодинамическом равновесии:

Весь текст будет доступен после покупки

[1] Song L, et al., Hydrogen production from partial oxidation of methane over dielectric barrier discharge plasma and NiO/g-Al2O3 catalyst, International Journal of Hydrogen Energy (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.06.008

[2] Yu Chao, Ching-Tsuen Huang, How-Ming, Hydrogen production via partial oxidation of methane with plasma-assisted catalysis, , International Journal of Hydrogen Energy (2008), doi:10.1016/j.ijhydene.2007.09.024

[3] Lingjun Song, Xinghu Li, Tianlei Zheng. Onboard hydrogen production from partial oxidation of dimethyl ether by spark discharge plasma reforming, International Journal of Hydrogen Energy (2008), doi:10.1016/j.ijhydene.2008.07.090

[4] Ji-Jun Zou, Yue-ping Zhang, Chang-Jun Liu. Hydrogen production from partial oxidation of dimethyl ether using corona discharge plasma. International Journal of Hydrogen Energy (2007), doi:10.1016/j.ijhydene.2006.09.023

[5] Changming Du, Hydrogen production by steam-oxidative reforming of bio-ethanol assisted by Laval nozzle arc discharge, International Journal of Hydrogen Energy (2012), https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.02.166

[6] A.M. Starik, P.S. Kuleshov, B.I. Loukhovitski, N.S. Titova. Theoretical study of partial oxidation of methane by non-equilibrium oxygen plasma to produce hydrogen rich syngas. Journal of Hydrogen Energy (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.06.066

Весь текст будет доступен после покупки