升级基于等离子体的CO2转换:多反应器滑动弧等离子体的案例研究

科学领域:

• 等离子体科学与工程等离子体科学与工程
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境技术 环境技术

背景情况:

• 大气压等离子体对化学,石油和环境工业越来越重要,这是由于气候变化减缓和温室气体转化需求.
• 现有的高技术准备水平 (TRL) 等离子系统依赖于热等离子体的昂贵体积和功率缩放.
• 规模化的挑战限制了工业采用等离子体技术,将二氧化碳等温室气体转化为有价值的化学原料.

研究的目的:

• 缩放一个准热 (热) 等离子体设置,一个滑动弧形等离子体,从实验室规模到试点规模,吞吐量增加了十倍.
• 研究在单个外内对多个等离子子反应堆进行并行处理,以提高成本效益并保持热等离子体制.
• 评估扩展等离子体系统工业集成所需的安全和控制特征.

主要方法:

• 开发和测试一个多反应器滑动弧形等离子子子 (MRGAP) 通过平行化滑动弧形反应器在单个外.
• 调查性能指标,包括转换,能源效率和能源成本在不同的流量和活跃反应堆数量下.
• 分析反应堆位置对监测性能指标的影响.

主要成果:

• 平行化策略成功地将滑动弧形等离子器扩展到试点容量,吞吐量增加了10倍.
• 五个活跃反应堆以80升/分钟的流量率实现了最佳性能,实现了9%的转换率和19%的能源效率.
• 反应堆的位置对转换,能源效率和能源成本的影响微不足道.

结论:

• 在单个外中并行放置等离子子反应器是扩大工业应用等离子系统的可行方法.
• 增加功率 (通过更多的反应器通道) 和流量,同时保持特定能量输入 (SEI) 在5.3kJ/L (1 eV/分子) 左右,可以提高转换率.
• MRGAP 设计为使用等离子技术实现经济有效和高效的温室气体转化提供了一个有前途的途径.