论文部分内容阅读
本论文研究了在直流和交流辉光放电条件下等离子体裂解甲烷的规律和自由基——氢（H·）、甲基（CH3·）、亚甲基（CH2·）、次甲基（CH·）的形成规律。实验采用红外光谱分析技术检测甲烷的裂解过程，甲烷气体在3.3μm附近有一条较强的吸收带v3，选择v3作为探测对象对甲烷气体的裂解程度进行在线测量。研制了用于激光吸收光谱测量的光源——3391nm He-Ne红外激光器；设计了测量甲烷裂解规律的激光吸收光谱系统；为探测器设计了检波电路，抑制噪声，提高测量稳定性。分别采用直流和交流辉光放电等离子体来进行甲烷裂解变化规律的实验研究。在实验条件下，研究发现：在50Pa到300Pa之间，激光透过率与甲烷气体的压强成对数关系，拟合实验数据得到激光透过率曲线：η=226.6exp（-0.0179P）；在天然气气压低于100Pa的情况下，裂解过程最快能在0.5s内完成；实验获得的直流和交流放电甲烷最大裂解率分别为96％和98％。甲烷裂解随放电电流和气压变化的基本规律是：在相同气压情况下，放电电流越大，甲烷完全裂解所需要的时间越短；在相同电流情况下，放电气压越高，甲烷完全裂解所需要的时间就越长。实验分别测量了直流和交流放电过程中H·（656.3nm）、CH3·（724.6nm）、CH2·（341.9）及CH·（431.42nm）自由基发射光谱强度的变化，并对其发射光谱强度随时间的变化规律进行了描绘和分析。由于不同自由基达到极值和动态平衡的时间不尽相同，因此可以通过选择合适的放电条件来控制反应的方向，从而实现目的产物的选择性和产率的最大。