【摘 要】
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氨气(NH3)可以合成富含氮的化肥,还是不含碳的能量载体.工业合成氨工艺通常在高温高压条件下进行,会消耗大量能源且伴随着温室气体的排放.低温、常压下的非热平衡等离子体为
【机 构】
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郑州大学电气工程学院,郑州450052;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;山东师范大学物理与电子科学学院,济南250014
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氨气(NH3)可以合成富含氮的化肥,还是不含碳的能量载体.工业合成氨工艺通常在高温高压条件下进行,会消耗大量能源且伴随着温室气体的排放.低温、常压下的非热平衡等离子体为合成氨提供了一种有潜力、可持续的途径.为此以氮气和氢气为原料,在低温常压下用脉冲介质阻挡放电等离子体合成氨,主要探究了脉冲参数(脉冲峰值电压、脉冲重复频率、脉冲上升沿)对合成氨体积分数的影响.此外,还考察了气体体积比例、填充氩气和放电间隙对合成氨的影响,分析电学特性和发光图像.结果表明,在电压12kV、重复频率3 kHz、气体体积比例N2∶H2=2∶1条件下,NH3体积分数最高可达17 600×10-6,相应的能量效率为1.61 g/kWh.脉冲重复频率对氨气体积分数有显著影响,增大脉冲重复频率,单位时间内高能电子的数量增加并且运动加剧,更多的N2、H2分子被激发或解离从而NH3体积分数增大.
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