脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战

作     者：张帅 章程 邵涛 ZHANG Shuai;ZHANG Cheng;SHAO Tao

作者机构：中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《石油学报（石油加工）》 (Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section))

年 卷 期：2023年第39卷第5期

页      面：963-976页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52077205) 国家杰出青年基金项目(51925703) 中国科学院青年创新促进会项目(2022136)资助 

主　　题：低温等离子体 脉冲放电 氧化固氮 CO_(2)/CH_(4)干重整 CH_(4)裂解 

摘      要：“3060双碳目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO_(2)转化、CH_(4)裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。