Гібридне плазмово-каталітичне реформування етанолу

 

O.A. Недибалюк¹, В.Я. Черняк¹, O.В. Соломенко¹, В.В. Колган¹, Ю.П. Веремій¹, К.В. Юхименко¹, В. В. Юхименко¹, В.М. Клочок², I.I. Федірчик¹,

Д.С. Левко³, O.M. Цимбалюк⁴

 

¹Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна

²Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, Україна

³Університет Поля Сабатьє, Тулуза, Франція

⁴Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля, Луганськ, Україна

 

В цій роботі представлено результати дослідження гібридного плазмово-каталітичного реформування аерозолю етанолу в синтез-газ. Встановлено, що застосування плазмового каталізу для реформування вуглеводнів набагато ефективніше та вигідніше у порівнянні зі звичайним плазмовим реформуванням [1]. Плазма є гарним джерелом активних частинок, що в свою чергу можуть активувати та пришвидшувати плазмово-хімічні перетворення. Однією з переваг такого підходу є те, що для створення такої системи плазмового каталізу достатньо відносно малопотужного джерела. Дослідження конверсії вуглеводнів проводилось у плазмово-рідинній системи з використанням розряду малопотужної обертальної ковзної дуги, як джерела плазми. Реформування аерозолю етанолу проводилося методом часткового окислення. У випадку звичайного плазмового реформування як вуглеводень так і окисник активуються плазмою розряду. В даній роботі плазмою активували виключно окисник (повітря), змішування з вуглеводнем відбувалося у піролітичній камері. Розрядом обертальної ковзної дуги активували частину окисника (~20 %), решту повітря інжектували безпосередньо у реакційну камеру разом з аерозолем вуглеводню у вигляду зворотно-вихрового потоку типу торнадо. Одним з особливостей такого підходу стало підвищений нерівноважності плазми розряду [2].

Введення плазмового каталізу при конверсії вуглеводнів підвищує коефіцієнт трансформації електричної енергії в хімічну (α) на порядок, що дозволяє ефективно реформування етанолу при одночасному зниженні загальної вартості електричної енергії затраченої на перетворення. α – це теплота згоряння напрацьованого синтез-газу поділена на витрати електричної енергії під час реформування. У випадку гібридного плазмово-каталітичного реформування етанолу значення α перевищує 60.

 

Подяка: Ця робота була виконана за часткової підтримки з боку Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Міністерства освіти і науки України, Національної академії наук України.

 

[1] A. Fridman Plasma Chemistry // Cambridge University Press, 2008.

[2] V.Ya. Chernyak, V.V. Iukhymenko, I.V. Prysiazhnevych, Eu.V. Martysh The influence of exothermic reactions on the nonequilibrium level of discharge plasma  // Problems of Atomic Science and Technology. – 2013. – № 4 (86). Series: Plasma Physics (19). – P. 200-203.