Эффективность плазмохимического получения водорода из пропана под действием лазерного излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучен плазмохимический процесс получения водорода из пропана под действием лазерного излучения. Исследование проведено с использованием фемтосекундного (35 фс) и наносекундного (7 нс) импульсных источников лазерного излучения. Построены экспериментальные зависимости объемного содержания водорода на выходе из реактора в зависимости от скорости подачи пропана. Предложены уравнения, описывающие количество получаемого водорода с учетом скорости подачи пропана и эффекта его смешения с образующимся водородом. Полученные уравнения могут быть применены к плазмохимическому разложению других углеводородов. В рамках проведенного исследования они позволили рассчитать максимально возможную эффективность получения водорода при данных характеристиках лазерного излучения. Даны рекомендации по изменению параметров лазерного излучения с целью повышения эффективности плазмохимического получения водорода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Юрий Станиславович Тверьянович

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4343-9817

д.х.н., проф., Институт химии 

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Алексей Валерьевич Поволоцкий

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7931-9572

д.ф.-м.н., проф., Институт химии

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Святослав Сергеевич Луньков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: tys@bk.ru
ORCID iD: 0009-0000-5897-4455

Институт химии

Россия, 198504, г. Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 26

Список литературы

  1. Kong F., Luo Q., Xu H., Sharifi M., Song D., Chin S. L. Explosive photodissociation of methane induced by ultrafast intense laser // J. Chem. Phys. 2006. V. 125 (13). 133320. https://doi.org/10.1063/1.2204919
  2. Song D., Liu K., Kong F., Xia A. Neutral dissociation of methane in the ultra-fast laser pulse // Sci. Bull. 2008. V. 53. P. 1946–1950. https://doi.org/10.1007/s11434-008-0232-6
  3. Wu Z., Wu C., Liang Q., Wang S., Liu M., Deng Y., Gong Q. Fragmentation dynamics of methane by few-cycle femtosecond laser pulses // J. Chem. Phys. 2007. V. 126 (7). 074311. https://doi.org/10.1063/1.2472341
  4. Ghorbani Z., Parvin P., Reyhani A., Mortazavi S. Z., Moosakhani A., Maleki M., Kiani S. Methane decomposition using metal-assisted nanosecond laser-induced plasma at atmospheric pressure // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 29822–29835. https://doi.org/10.1021/jp508634d
  5. Wang S., Tang X., Gao L., Elshakre M.E., Kong F. Dissociation of methane in intense laser fields // J. Phys. Chem. A. 2003. V. 107. N 32. P. 6123–6129. https://doi.org/10.1021/jp022243e
  6. Guo Y. Q., Bhattacharya A., Bernstein E. R. Photodissociation dynamics of nitromethane at 226 and 271 nm at both nanosecond and femtosecond time scales // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. N 1. P. 85–96. https://doi.org/10.1021/jp806230p
  7. Rezaei F., Gorbanev Y., Chys M., Nikiforov A., Van Hulle S. W. H., Cos P., Bogaerts A., De Geyter N. Investigation of plasma-induced chemistry in organic solutions for enhanced electrospun PLA nanofibers. // Plasma Process. Polym. 2018. V. 15. N 6. 1700226. https://doi.org/10.1002/ppap.201700226
  8. Hamann S., Rond C., Pipa A. V., Wartel M., Lombardi G., Gicquel A., Röpcke J. Spectroscopic study CH4 and B2H6 used for doped diamond deposition // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23. N 4. 045015. https://doi.org/10.1088/0963-0252/23/4/045015
  9. Abdelli-Messaci S., Kerdja T., Bendib A., Malek S. CN emission spectroscopy study of carbon plasma in nitrogen environment // Spectrochim. Acta. Part B: At. Spectrosc. 2005. V. 60. N 7–8. P. 955. https://doi.org/10.1016/j.sab.2005.07.002
  10. Morgan N. N., ElSabbagh M. Hydrogen production from methane through pulsed DC plasma // Plasma Chem. Plasma Process. 2017. V. 37. N 5. P. 1375–1392. https://doi.org/10.1007/s11090-017-9829-3
  11. Bokor J., Freeman R. R., White J. C., Storz R. H. Two-photon excitation of the n = 3 level in H and D atoms // Phys. Rev. A. 1981. V. 24. P. 612–614. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.24.612
  12. Петин С. Н. Энергетическая эффективность производства и потребления водорода // Вестн. МЭИ. 2019. № 2. С. 29–36. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-2-29-36
  13. Hall C. A. S., Balogh S., Murphy D. J. R. What is the minimum EROI that a sustainable society must have? // Energies. 2009. V. 2. N 1. P. 25–47. https://doi.org/10.3390/en20100025

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Блок-схема установки.

Скачать (115KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Генерация водорода импульсами длительностью 35 фс.

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости интенсивности свечения плазмы под действием импульсов длительностью 35 фс (1) и 7 нс (2) от длины волны ее излучения.

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Генерация водорода импульсами длительностью 7 нс.

Скачать (131KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».