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等离子体放电特性在等离子体催化中的重要性:甲烷干重整与氨合成
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150838
等离子体催化是一种前景广阔的技术,但对其中调控整体性能的相关过程知之甚少。例如,实验中观察到性能的变化时,通常很难区分来自表面反应和来自气相等离子体化学的贡献。
作者合成了以γ-Al2O3 球为载体的湿浸渍(WI)和喷涂(SC)催化剂(镍或钴)。使用WI催化剂时,金属纳米粒子(10wt%)分布在整个球形颗粒中,而对于SC催化剂,金属(1 or 3.3wt%)则集中在球形颗粒的表面。这些催化剂被用于甲烷干重整和合成氨的packed-bed DBD反应器。(图A: 在N2:H2比率为1:1时,NH3出口浓度和等离子体功率。图B:在N2:H2比率为1:1时,放电面积比β和微放电量。在使用类似催化材料的情况下,DBD等离子体放电特性对整体性能有着显著影响。图C-E:合成氨实验中N2:H2比率为1:1时,空白组Al2O3(图C)、WI Co(10 wt%)催化剂(图D)和SC Co(3.3 wt%)催化剂(图E)的电荷-电压示意图(也称为Lissajous图)。填充材料/催化剂可以显著地影响等离子体放电。)作者发现催化剂对等离子体放电有显著影响,体现在微放电强度大幅降低,而放电面积比β则更高。这种放电有利于合成氨反应,甲烷干重整则在更为典型的高拉丝放电中效果更好。此工作凸显了气相化学在等离子体催化中的重要贡献,强调了对等离子体放电进行详细分析和报告的需求,以期进一步理解放电底层机理。
作者:Robin De Meyer等,robin.demeyer@uantwerpen.be
Research group PLASMANT, University of Antwerp (Belgium)
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