Способ малотоннажного получения водорода с использованием плазмохимического реактора

   В статье рассмотрены различные типы плазменных способов получения водорода. Описана установка по получению водорода на основе квазистационарной импульсной неравновесной плазмы. Представлено полученное с помощью хроматографа значение процентного содержания водорода в смеси. Приведены расчеты мощности, введенной в разрядный контур, а также количества энергии, затраченной на образование одной молекулы водорода. Энергия на образование одной молекулы водорода составляет 5,1 эВ. Было показано, что водород в
плазмохимическом реакторе преимущественно образовывался как вторичный продукт реакции синтеза углеводородов, поскольку количество сажи, полученной на выходе, соответствует 5 % от общего числа водорода, полученного во время проведения эксперимента. Таким образом, доказана эффективность установки с точки зрения малотоннажного производства водорода, а также перспективы исследования возможности синтеза различных углеводородов на базе данного плазмохимического реактора.

1. Бабарицкий Л. И., Деминский М. А., Демкин С. А., Животов В. К. Эффект плазменного катализа при разложении метана // Химия высоких энергий. – 1999. – Т. 33. – № 1. – С. 49-56.

2. A. M. Ghorbanzadeh and N. S. Matin. Methane Conversion to Hydrogen and Higher Hydrocarbons by Double Pulsed Glow Discharge // Plasma Chemistry and Plasma Processing. – 2005.

3. S. L. Yao, E. Suzuki, N. Meng and A. Nakayama. A high-efficiency reactor for the Pulsed Plasma Conversion of Methane. – Japan, 2000.

4. R. K. Janev, D. Reiter // Phys. Plasmas. – 9(9): (2002);4071-4081.

5. Шарапов Н. А., Чуканов В. И., Дистанов Р. Р., Козлов Н. П., Пекшев А. В., Хоменко В. А., Вагапов А. Б., Дусалиева Р. Р. Исследование воздушного плазмохимического реактора для нового медицинского аппарата // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2013. – Вып. 10. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/plasma/1028.html (дата обращения 02. 09. 2024).

6. L. Bromberg, D. R. Cohn, A. Rabinovich, J. E. Surma, J. Verden. Compact plasmatron-boosted hydrogen generation technology for vehicular apphcation // International Journal of Hydrogen Energy. – 24 (1999):341-350.

7. K. Iskenderova, P. Porshev, A. Gutsol, A. Saveliev, A. Fridman, L. Kennedy, T. Rufael. «Methane conversion into syn-gas in gliding arc discharge». Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – 2001, Orleans, p. 2849.

8. В. Д. Русанов, К. Этьеван, А. И. Бабарицкий и др. Эффект плазменного катализа на примере диссоциации метана на водород и углерод // ДАН. – 1997, т. 354, № 2, с. 213-215.

9. С. В. Потехин, Б. В. Потанкин, М. А. Деминский и др. Эффект плазменного катализа при разложении метана // ХВЭ. – 1997, т. 33, № 1, с. 59-66.

10. A. Lemoine, J. Jurewicz. Fuel synthesis for fuel oxide fuel cells by plasma spouted bed gasification. 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry. – Vol. 7, p. 2873

11. Л. C. Полак, А. А. Овсянников, Д. И. Словенецкий, Ф. Б. Вурзель. Теоретическая и прикладная плазмохимия. – М.: Наука, 1975.

12. Кобзев Ю. Н. Пути повышения эффективности использования газообразного топлива в энергетике и промышленности. Диссертация на соискание ученой степени доктора наук. – М. 1989.

13. В. Д. Русанов, А. А. Фридман. Физика химически активной плазмы. – М.: Наука, 1984.

14. Е. Баранов. Исследование неравновесных плазмохимических систем конверсии метана в сложные углеводороды. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. – М.: 2003.

15. Н. Gladish Hydroc. Proc. Pet. Ref. – 1952. – Vol. 41, № 6 (159).

16. Chem. Week. – 1964. – Vol. 94, № 3, p. 65.

17. D. A. Maniero, P. F. Kienast. Westinghouse Eng. – 1966. – Vol. 26, № 3, р. 66.

18. Жоров Ю. М. Кинетика промышленных органических реакций. – М: Химия, 1989.

19. Демкин С. А., Нестер С. А. Эффект повышения энергетической эффективности процесса конверсии метана в ацетилен в СВЧ разряде умеренного давления. – М: Препринт ИАЭ-5253/13, 1990.

20. Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию. – М.: Наука. – 1979, 474 с.

21. Демкин С. А. Экспериментальное исследование конверсии углеводородов в неравновесном СВЧ-разряде. – М: Автореферат диссертации к. ф.-м. н., 1998.

22. Plasma Reformer Fuel Cell System for Decentralized Power Applications by L. Bromberg et. al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 1997. – Vol. 22, No. 1, pp. 83-94.

23. A. Czernichowski, T. Czech, J. Miczeraczyk. Proc. of the First Int. Conf. on Adv. Oxidation Tech., London, Ontario, 1995, 246.

24. Czernichowski A. «Glidarc I Assisted Partial Oxidation of Gaseous Hydrocarbons». Proc. of 14sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, 2-6 August 1999, Prague.

25. В. Д. Русанов, А. И. Бабарицкий, Е. Н. Герасимов, В. К. Животов, Б. В. Потапкин, Р. В. Смирнов. Энергия электронов в импульсном псевдокоронном микроволновом разряде в процессе плазменного катализа // ДАН. – 1999, т. 366, № 3, с. 323.

26. А. И. Бабарицкий, Е. Н. Герасимов, С. А. Демкин, В. К. Животов, А. А. Книжник, Б. В. Потапкин, В. Д. Русанов, Е. И. Рязанцев, Р. В. Смирнов, Г. В. Шолин. Импульсно-периодический СВЧ-разряд как катализатор химической реакции // ЖТФ. – 2000, т. 70, № 11, с. 36-41.

27. А. И. Бабарицкий, И. Е. Баранов, С. А. Дёмкин, В. К. Животов, Б. В. Потапкин, В. Д. Русанов, Е. И. Рязанцев, К. Этьеван. Плазменный катализ процессов конверсии углеводородов // ХВЭ. – 1999, т. 33, № 6, с. 458-463.

28. В. Potapkin, A. Babaritski, М. Deminski, V. Zhivotov, R. Smirnov, V. Rusanov. Plasma catalysis of hydrocarbon reactions in pulse microwave discharge. AIAA 99-3570 (American Institute of Aeronautics and Astronauts).

29. M. Deminski, V. Zhivotov, B. Potapkin, V. Rusanov. Plasma Assisted production of hydrogen from hydrocarbons. Proc. of 15sup>th</sup> International Symposium on Plasma Chemistry, Orleans, 2001, Prague.

30. H. Tanaka, K. Sata. Combastion and Flame. – 1999, vol. 118, № 3, pр. 317-508.