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加州大學(xué)圣巴巴拉分校Michael J. Gordon等研究了在液態(tài)烴中直接激發(fā)的交流等離子體在再循環(huán)液體“噴射”流配置中生產(chǎn)氫氣和不飽和C2烴的情況。在C₆-C₈碳氫化合物（己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯和二甲苯）中以兩種不同的頻率（60 Hz和17.3 kHz）激發(fā)電弧放電，產(chǎn)生H₂、C₂H₄、C₂H₂和CH₄，以及液態(tài)和固態(tài)碳副產(chǎn)物。

本文要點：

（1）

交流頻率可以改變等離子體特性和氣泡形成動力學(xué)，顯著影響效率和反應(yīng)途徑。更高的放電頻率能夠最大限度減少熱損失，將能量效率提高2倍以上。而且，由于反應(yīng)物與等離子體的接觸時間更短，有利于生成氫化化合物。通過在等離子體電極周圍引入流體流，能夠進一步優(yōu)化己烷的轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)具有競爭性的低比能量需求（SER，specific energy requirement）3.2 kWh/kg C₂H₄、4.9 kWh/kg C₂H₂和24.3 kWh/kg H₂。

（2）

分析烴類化合物進料的影響，表明己烷和環(huán)己烷更適合生成C2烴，芳烴能夠生成更多的H₂。使用高速成像、光學(xué)發(fā)射光譜（OES）、氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）、掃描電子顯微鏡/透射電子顯微鏡（SEM/TEM）和拉曼光譜分析氣泡動力學(xué)和液體/固體產(chǎn)物。這項工作有助于理解液體中的等離子體轉(zhuǎn)化機制，展示了在獨特的反應(yīng)環(huán)境中用等離子體高效轉(zhuǎn)化碳氫化合物的潛力。

參考文獻

Norleakvisoth Lim, Eric McFarland, and Michael J. Gordon*, AC Plasmas Directly Excited in Liquid-Phase Hydrocarbons for H₂ and Unsaturated C₂ Hydrocarbon Production, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c11174

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11174