Эффективность плазмохимического получения водорода из пропана под действием лазерного излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучен плазмохимический процесс получения водорода из пропана под действием лазерного излучения. Исследование проведено с использованием фемтосекундного (35 фс) и наносекундного (7 нс) импульсных источников лазерного излучения. Построены экспериментальные зависимости объемного содержания водорода на выходе из реактора в зависимости от скорости подачи пропана. Предложены уравнения, описывающие количество получаемого водорода с учетом скорости подачи пропана и эффекта его смешения с образующимся водородом. Полученные уравнения могут быть применены к плазмохимическому разложению других углеводородов. В рамках проведенного исследования они позволили рассчитать максимально возможную эффективность получения водорода при данных характеристиках лазерного излучения. Даны рекомендации по изменению параметров лазерного излучения с целью повышения эффективности плазмохимического получения водорода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Юрий Станиславович Тверьянович

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4343-9817

д.х.н., проф., Институт химии 

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Алексей Валерьевич Поволоцкий

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7931-9572

д.ф.-м.н., проф., Институт химии

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Святослав Сергеевич Луньков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0009-0000-5897-4455

Институт химии

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Список литературы

  1. Kong F., Luo Q., Xu H., Sharifi M., Song D., Chin S. L. Explosive photodissociation of methane induced by ultrafast intense laser // J. Chem. Phys. 2006. V. 125 (13). 133320. https://doi.org/10.1063/1.2204919
  2. Song D., Liu K., Kong F., Xia A. Neutral dissociation of methane in the ultra-fast laser pulse // Sci. Bull. 2008. V. 53. P. 1946–1950. https://doi.org/10.1007/s11434-008-0232-6
  3. Wu Z., Wu C., Liang Q., Wang S., Liu M., Deng Y., Gong Q. Fragmentation dynamics of methane by few-cycle femtosecond laser pulses // J. Chem. Phys. 2007. V. 126 (7). 074311. https://doi.org/10.1063/1.2472341
  4. Ghorbani Z., Parvin P., Reyhani A., Mortazavi S. Z., Moosakhani A., Maleki M., Kiani S. Methane decomposition using metal-assisted nanosecond laser-induced plasma at atmospheric pressure // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 29822–29835. https://doi.org/10.1021/jp508634d
  5. Wang S., Tang X., Gao L., Elshakre M.E., Kong F. Dissociation of methane in intense laser fields // J. Phys. Chem. A. 2003. V. 107. N 32. P. 6123–6129. https://doi.org/10.1021/jp022243e
  6. Guo Y. Q., Bhattacharya A., Bernstein E. R. Photodissociation dynamics of nitromethane at 226 and 271 nm at both nanosecond and femtosecond time scales // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. N 1. P. 85–96. https://doi.org/10.1021/jp806230p
  7. Rezaei F., Gorbanev Y., Chys M., Nikiforov A., Van Hulle S. W. H., Cos P., Bogaerts A., De Geyter N. Investigation of plasma-induced chemistry in organic solutions for enhanced electrospun PLA nanofibers. // Plasma Process. Polym. 2018. V. 15. N 6. 1700226. https://doi.org/10.1002/ppap.201700226
  8. Hamann S., Rond C., Pipa A. V., Wartel M., Lombardi G., Gicquel A., Röpcke J. Spectroscopic study CH4 and B2H6 used for doped diamond deposition // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23. N 4. 045015. https://doi.org/10.1088/0963-0252/23/4/045015
  9. Abdelli-Messaci S., Kerdja T., Bendib A., Malek S. CN emission spectroscopy study of carbon plasma in nitrogen environment // Spectrochim. Acta. Part B: At. Spectrosc. 2005. V. 60. N 7–8. P. 955. https://doi.org/10.1016/j.sab.2005.07.002
  10. Morgan N. N., ElSabbagh M. Hydrogen production from methane through pulsed DC plasma // Plasma Chem. Plasma Process. 2017. V. 37. N 5. P. 1375–1392. https://doi.org/10.1007/s11090-017-9829-3
  11. Bokor J., Freeman R. R., White J. C., Storz R. H. Two-photon excitation of the n = 3 level in H and D atoms // Phys. Rev. A. 1981. V. 24. P. 612–614. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.24.612
  12. Петин С. Н. Энергетическая эффективность производства и потребления водорода // Вестн. МЭИ. 2019. № 2. С. 29–36. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-2-29-36
  13. Hall C. A. S., Balogh S., Murphy D. J. R. What is the minimum EROI that a sustainable society must have? // Energies. 2009. V. 2. N 1. P. 25–47. https://doi.org/10.3390/en20100025

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Блок-схема установки.

Скачать (115KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Генерация водорода импульсами длительностью 35 фс.

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости интенсивности свечения плазмы под действием импульсов длительностью 35 фс (1) и 7 нс (2) от длины волны ее излучения.

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Генерация водорода импульсами длительностью 7 нс.

Скачать (131KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024