Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Применение оптической спектроскопии для исследования процесса синтеза водорода в электрическом разряде в жидкофазных средах

https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.077-083

Полный текст:

Аннотация

В настоящей работе показано, что инициируемая в жидкофазных средах в разрядном промежутке между электродами низкотемпературная плазма способна эффективно разлагать водородсодержащие молекулы органических соединений с образованием газообразных продуктов, в которых доля водорода составляет более 90 % об. В качестве исходных веществ были использованы органические соединения (спирты, эфиры) и их смеси. Было показано, что производительность по водороду при использовании смесей не уступает индивидуальным исходным веществам.

Метод оптической спектроскопии применялся для подтверждения образования атомарного водорода в реакциях плазменного разложения жидкостей. Показана зависимость интенсивности свечения разряда от его параметров и материалов разрядных электродов. Обнаружено, что одновременное возбуждение электрического дугового разряда и акустической кавитации в воде, органических жидкостях и их смесях является эффективным методом для синтеза газообразного водорода и различных видов твердых наночастиц.

Ультразвуковое воздействие выше порога кавитации интенсифицирует теплои массообменные процессы в обрабатываемой среде, способствует гомогенизации дисперсных систем, активации поверхности твердых частиц, появлению дефектов в кристаллических структурах за счет дислокаций и образования вакансионных комплексов, в сочетании с электрическим разрядом, способствующим появлению ионизованного состояния вещества (плазмы); такое воздействие способно разлагать сложные молекулы до атомарного состояния с последующей рекомбинацией и образованием простых молекул. Показано, что это энергетически выгодный способ конверсии жидкофазных соединений, стимулированный термически неравновесной плазмой, производящей активные частицы – возбужденные молекулы и радикалы, что позволяет инициировать цепные реакции, в том числе и энергетически разветвленные, и за счет этого существенно ускорить процесс конверсии жидкости и понизить температуру, при которой такая конверсия может происходить.

Об авторе

Н. А. Булычев
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия

Николай Алексеевич Булычев,  доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН; профессор кафедры физической химии Московского авиационного института.

д. 53, Ленинский пр-т, Москва, 53119991;

д. 4, Волоколамское шоссе, Москва, 125993

 



Список литературы

1. Гусев, А.Л. Столетний меморандум от 13 ноября 2006 года Главам Большой восьмерки / А.Л. Гусев, Т.Н. Везироглу и др. // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2007. – № 3. – С. 11.

2. Гусев, А.Л. Основные экологические проблемы Нижегородской области и пути перехода к водородной экономике / А.Л. Гусев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2006. – № 1. – С. 13–24 .

3. Ilkaev, R.I. Justification for Nomination of prof. Dr. T. Nejat Veziroglu for Nobel Prize in Economics / R.I. Ilkaev et al. // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2000. – Is. 1. – P. 4–5.

4. Bulychev, N.A. Plasma discharge with surround glow in the liquid phase under the impact of ultrasound / N.A. Bulychev et al. // Bull. Lebedev Phys. Inst. – 2012. – Vol. 39. – No. 7. – P. 214–220.

5. Klassen, N. Laser and electric arc synthesis of nanocrystalline scintillators / N. Klassen et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 2010. – Vol. 57. – No. 3. – P. 1377– 1381.

6. Bulychev, N.A. Nanoscale metal oxide particles produced in the plasma discharge in the liquid phase upon exposure to ultrasonic cavitation. 1. Method for producing particles / N.A. Bulychev et al. // Bull. Lebedev Phys. Inst. – 2014. – Vol. 41. – No. 9. – P. 264–268.

7. Burkhanov, I.S. Nanoscale metal oxide particles produced in the plasma discharge in the liquid phase upon exposure to ultrasonic cavitation. 2. Sizes and stability. Dynamic light scattering study / I.S. Burkhanov et al. // Bulletin of the Lebedev Physics Institute – 2014. – Vol. 41. – No. 10. – P. 297–304.

8. Ivanov, A.V. Properties of metal oxide nanoparticles prepared by plasma discharge in water with ultrasonic cavitation / A.V. Ivanov et al. // Int. J. Nanotechnol. – 2017. – Vol. 14. – No. 7/8. – P. 618–626.

9. Bulychev, N.A. Hydrogen Production by LowTemperature Plasma Decomposition of Liquids / N.A. Bulychev et al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – P. 20934–20938.

10. Bulychev N.A. Peculiarities of Metal Oxide Nanoparticles Obtained in Acoustoplasma Discharge / N.A. Bulychev et al. // J. Tech. Phys. Lett. – 2016. – Vol. 42. – Is. 9. – P. 105–110.

11. Булычев, Н.А. Получение водорода в акустоплазменном разряде из прямых водно-водородных эмульсий / Н.А. Булычев, М.Н. Кириченко, М.А. Казарян // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2018. – Vol. 17. – P. 63–69.

12. Bulychev, N.A. Plasma Discharge in Liquid Phase Media under Ultrasonic Cavitation as a Technique for Synthesizing Gaseous Hydrogen / N.A. Bulychev et al. // Bull. Lebedev Phys. Inst. – 2018. – Vol. 45. – No. 9. – P. 263–266.

13. Formalev, V.F. Heat transfer with absorption in anisotropic thermal Protection of high-temperature products / V.F. Formalev, S.A. Kolesnik, B.A. Garibyan // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Natural Sciences – 2019. – Vol. 86 – I. 5. – P. 35–49.

14. Formalev, V.F. Mathematical modeling of heat transfer in anisotropic plate with internal sinks / V.F. Formalev, S.A. Kolesnik, B.A. Garibyan // Computational Mechanics and Modern Applied Software Systems (CMMASS’2019) AIP Conf. Proc. – 2019. – Vol. 2181. – Article 020003.

15. Formalev, V.F. On Thermal Solitons during Wave Heat Transfer in Restricted Areas / V.F. Formalev, S.A. Kolesnik // High Temperature – 2019. – Vol. 57. – I. 4. – P. 498–502.

16. Formalev, V.F. Heat Transfer in a Half-Space with Transversal Anisotropy Under the Action of a Lumped Heat Source / V.F. Formalev, S.A. Kolesnik // Journal of Engineering Physics and Thermophysics – 2019. – Vol. 92. – I. 1. – P. 52–59.

17. Formalev V.F. Simulation of Nonequilibrium Heat Transfer in an Anisotropic Semispace Under the Action of a Point Heat Source / V.F. Formalev, É.M. Kartashov, S.A. Kolesnik // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2019. – Vol. 92. – I. 6. – P. 1537–1547.

18. Ioni, Yu.V. Preparation of Finely Dispersed Nanographite / Yu.V. Ioni et al. // Inorganic Materials. – 2011. – Vol. 47. – No. 6. – P. 597–602.

19. Bulychev, N.A. Nanotechnological Aspects of Temperature-Dependent Decomposition of Polymer Solutions / N.A. Bulychev et al. // Nanoscience and Technology. An International Journal. – 2018. – Vol. 9. – I. 2. – P. 91–97.

20. Nikiforov, V.N. Elastic properties of HTSC ceramics / V.N. Nikiforov, N.A. Bulychev, V.V. Rzhevskii // Bulletin of the Lebedev Physical Institute – 2016. – Vol. 43. – I. 2 – P. 74–79.

21. Ganiev, R.F. Effect of mechanical activation on surface modification in aqueous pigment disperse systems / R.F. Ganiev et al. // Doklady Chemistry. – 2006. – Vol. 407. – P. 54–56.

22. Bulychev, N.A. Ultrasonic Treatment Assisted Surface Modification of Inorganic and Organic Pigments in Aqueous Dispersions / N.A. Bulychev et al. // Journal of the Balkan Tribological Association. – 2008. – Vol. 1. – No. 14. – P. 30–39.

23. Bulychev N.A. Structure of Adsorption Layers of Amphiphilic Copolymers on Inorganic or Organic Particle Surfaces / N.A. Bulychev et al. // Macromol. Chem. Phys. – 2010. – Vol. 9. – No. 211. – P. 971–977.

24. Rudnev, A.V. Study of stability and dispersion composition of calcium hydroxyapatite in aqueous suspensions by capillary zone electrophoresis / A.V. Rudnev et al. // Russian Journal of Analytical Chemistry. – 2013. – Vol. 68. – I. 8. – P. 700.

25. Kirilina, Yu.O. Organic-inorganic hybrid hydrogels based on linear poly(N-vinylpyrrolidone) and products of hydrolytic polycondensation of tetramethoxysilane / Yu.O. Kirilina et al. // Polymer Science Series B. – 2009. – Vol. 51. – Is. 3–4. – P. 135.

26. Gusev, A.L. Nano-composites for Hydrogen Membranes and Fuel Cells / A.L. Gusev, M.A. Kazaryan. // BayerMatarialScience (BMS)&The International Science and Technology Center (ISTC). Research Conference, Moscow, Russia, 23–24 January, 2007. – P. 22–23.

27. Гусев, А.Л. Физико-химические аспекты применения углеродных и пористых стеклянных мембран с модифицированной поверхностью для селекции кислорода и водорода из газовой смеси, содержащей хлор / А.Л. Гусев, А.А. Боброва, М.А. Казарян // Сборник материалов XII Международной Научной Конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул в лазерных, плазменных и нанотехнологиях», посвященная 100летию со дня рождения академика И.К. Кикоина. Под ред. В.Е. Черковца; 31 марта – 4 апреля 2008 г. Звенигород. М. ЦНИИАТОМИНФОРМ, г. Троицк, ГНЦ РФ ТРИНИТИ, 2008. – 110 с., с. 64.

28. Gusev, A.L. Cleaning system for corrosive gases and hydrogen, Chemical and Petroleum Engineering / A.L. Gusev // Chemical and Petroleum Engineering. – 2009. – Vol. 45. – No. 9–10. – P. 640; DOI: 10.1007/s10556-010-9251-7.

29. Gusev, A.L. Manufacture Nano-composites Membranes for clearing Chlorine / A.L. Gusev, M.A. Kazaryan // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2007. – Is. 4. – P. 200–201.

30. Гусев, А.Л. Экономическая, энергетическая, экологическая и геополитическая безопасность России в 21 веке. Нужна ли России Водородная энергетика? Экономика, экология и общество России в 21-м столетии / А.Л. Гусев, Ю.П. Дядюченко, В.М. Чертов // Труды 4-ой Международной научно-практической конференции. Т.1. Спб.: Нестор, 2002. – 400 с.


Для цитирования:


Булычев Н.А. Применение оптической спектроскопии для исследования процесса синтеза водорода в электрическом разряде в жидкофазных средах. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2020;(1-6):77-83. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.077-083

For citation:


Bulychev N.A. Application of Optical Spectroscopy for Study on Process of Hydrogen Synthesis in Electric Discharge in Liquid-Phase Media. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(1-6):77-83. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.077-083

Просмотров: 450


ISSN 1608-8298 (Print)