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拉瓦尔喷管滑动弧等离子体重整甲烷、氨气制取氢气的实验研究
| 论文题名： | 拉瓦尔喷管滑动弧等离子体重整甲烷、氨气制取氢气的实验研究 |
| 关键词： | 拉瓦尔喷管电极;滑动弧;重整制氢;甲烷;氨气;物理特性 |
| 摘要： | 由于石油资源的过渡开采而使储量日趋匮乏，世界能源结构正发生着深刻的变化，现在急需寻找到一种可持续发展的并且对环境友好的新能源。由于氢气燃烧后只有水生成，所以氢能已普遍被认为是一种最理想的绿色能源。 本文研究了一种基于拉瓦尔喷管电极的滑动弧等离子体，基于滑动弧的放电机理，研究了这种滑动弧的物理特性，并且利用这种滑动弧进行了重整甲烷、氨气来制取氢气的实验研究，研究的主要内容如下: (1)综述了目前国内外等离子体技术在重整制氢方面的研究进展、等离子体的降解机理、各种重整制氢的方式方法以及各类等离子体在重整燃料方面的研究。 (2)对拉瓦尔喷管滑动弧等离子体在10kV交流电源下的物理特性进行了分析，包括伏安特性和滑动弧的运动特性。研究得出，拉瓦尔喷管滑动弧存在四类电压突变点;电流大体上呈正弦曲线波动。利用高速摄影得到的电弧的运动图像也进一步证明电压电流的变化趋势。 (3)在认识甲烷重整机理基础上，开展了拉瓦尔喷管滑动弧重整甲烷制取氢气的实验研究，研究的影响参数包括:供电电压、进气流量、甲烷的进气浓度和水蒸气浓度等。研究结果表明，随着甲烷浓度增加，甲烷的转化率和H2的选择性同时下降，但消耗功率增加;随着总流量的增加，甲烷的转化率和H2的选择性会下降，而消耗功率逐渐增加;随着混合气中水蒸气含量的增加，甲烷的转化率逐渐升高;随着拉瓦尔喷管滑动弧喉部半径的增加，甲烷的转化率和H2的选择性会增加。 (4)在认识氨气重整机理的基础上了，开展了拉瓦尔喷管滑动弧重整氨气制取氢气的实验研究，对供电电压、喷管喉部半径以及进气流量等影响参数进行了分析。研究结果表明，氨气流量一定时，氨气的转化率随着总流量的增加而降低;消耗功率随着流量的增加而增加;氨气在同一流量下时，氨气的浓度越大消耗功率越大;消耗功率和氨气的转化率都随着供电电压的升高而增加;氨气的转化率随着喉部半径的增加而增加。 |
| 作者： | 孙晓明 |
| 专业： | 能源环境工程 |
| 导师： | 陆胜勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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