JACS:交流电等离子体激发液相烃制备氢气和不饱和C2烃
纳米技术 纳米 2024-12-23

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加州大学圣巴巴拉分校Michael J. Gordon研究了在液态烃中直接激发的交流等离子体在再循环液体“喷射”流配置中生产氢气和不饱和C2烃的情况。在C6-C8碳氢化合物(己烷、环己烷、苯、甲苯和二甲苯)中以两种不同的频率(60 Hz和17.3 kHz)激发电弧放电,产生H2、C2H4、C2H2和CH4,以及液态和固态碳副产物。

本文要点:

(1)

交流频率可以改变等离子体特性和气泡形成动力学,显著影响效率和反应途径。更高的放电频率能够最大限度减少热损失,将能量效率提高2倍以上。而且,由于反应物与等离子体的接触时间更短,有利于生成氢化化合物。通过在等离子体电极周围引入流体流,能够进一步优化己烷的转化率,实现具有竞争性的低比能量需求(SER,specific energy requirement)3.2 kWh/kg C2H4、4.9 kWh/kg C2H2和24.3 kWh/kg H2

(2)

分析烃类化合物进料的影响,表明己烷和环己烷更适合生成C2烃,芳烃能够生成更多的H2。使用高速成像、光学发射光谱(OES)、气相色谱-质谱(GC-MS)、扫描电子显微镜/透射电子显微镜(SEM/TEM)和拉曼光谱分析气泡动力学和液体/固体产物。这项工作有助于理解液体中的等离子体转化机制,展示了在独特的反应环境中用等离子体高效转化碳氢化合物的潜力。

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参考文献

Norleakvisoth Lim, Eric McFarland, and Michael J. Gordon*, AC Plasmas Directly Excited in Liquid-Phase Hydrocarbons for H2 and Unsaturated C2 Hydrocarbon Production, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c11174

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11174


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