随着稀薄燃烧低压气体/双燃料发动机在海洋领域的广泛应用,甲烷逃逸问题越来越受到人们的关注。甲烷需要在大于600℃的高温条件下才能破坏C-H键并被氧化,而基于奥托循环的船用气体/双燃料发动机废气温度低于400℃,因此使用后处理技术控制甲烷逃逸是满足IMO船舶温室效应气体排放的核心技术。使用氧化催化剂是一种解决方案,但是存在低废气温度下催化剂老化和转化效率低等问题。为了解决在低废气温度条件下甲烷转化效率低的问题,本文利用低温等离子体介质阻挡放电技术(DBD)与催化剂结合的方式来实现甲烷的低温高效转化。通过将等离子体反应器固定在管式炉内,并将负载不同贵金属的催化剂放置在放电区下游的反应器内(等离子体催化后段),本文分别开展了单独等离子体处理甲烷和等离子体联合催化处理甲烷的研究。在单独等离子体处理甲烷实验中,本文主要研究了输入功率、气体混合物流速、气体混合物温度、甲烷初始浓度、反应时间、频率、氧气初始浓度、输入电压和输入电流对甲烷转化效率的影响,以及一氧化碳和二氧化碳的生成效率和选择性,以确定DBD反应器内的甲烷转化率。结果表明:输入功率对甲烷转化有很大影响,甲烷转化效率和CO2选择性分别提高到97.87%和58.01%,即使在220℃的低温条件下,CO选择性也降低到37.98%;气体混合物流速和甲烷的初始浓度均与甲烷转化效率显反向关系。此外,本文研究表明,氧浓度的增加(从5%增加到16%)对转化效率和副产物的选择性影响很小。在等离子体联合催化处理甲烷实验中,本文研究了催化剂类型、不同贵金属含量和空速对甲烷转化的影响,并确定了甲烷最佳转化效率的条件。与采用单独等离子体处理方法相比,采用等离子体联合催化可以提高甲烷的处理效率,且具有良好的碳氧化物选择性,对CO的选择性低于1%,对CO2的选择性高于96%。此外,本文通过研究发现,催化剂中贵金属含量的增加可以提高甲烷的转化效率,其中铂负载催化剂的性能超过了钯催化剂。此外,本文通过研究,确定了等离子体对甲烷的处理包含两个过程,首先高能电子碰撞并诱导甲烷和氧离解成不同的活性物质,如自由基和离子等;其后活性物质继续与甲烷反应生成一氧化碳、二氧化碳和水。而催化剂的存在提高了甲烷的总转化效率,并增强了其表面活性位点上一氧化碳向二氧化碳的氧化。本文是首次使用低温等离子技术解决稀薄燃烧低压船用燃气发动机的甲烷逃逸问题,可为相关研究提供参考和指导。