一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法技术

本发明专利技术公开的一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，包括：创建等离子体催化甲烷干重整放电装置物理模型，包括电极区域、阻挡介质区域、催化剂区域和等离子体放电区域；设置电极区域、阻挡介质区域、催化剂区域和等离子体放电区域的材料参数；建立等离子体放电区域的化学反应模型；建立等离子体催化甲烷干重整的流体力学模型；设置质量守恒方程、电子平均能量控制方程和泊松方程的求解域和边界条件；对放电装置几何模型进行网格划分；进行求解计算；对仿真结果进行处理，生成电场强度、电子温度、电子密度、电荷密度和重粒子密度的时空分布图。本发明专利技术解决了现有技术存在的等离子体和催化剂界面的放电特性难以解析的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及甲烷干重整，尤其涉及一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法。

技术介绍

1、

2、传统的甲烷与二氧化碳热催化重整技术可以有效活化两种气体并已实现工业化，但是存在温度高(>900k)、能耗高、催化剂易积碳失活等缺点。而等离子体-催化系统是在等离子体的基础上，与催化剂协同作用，可以在常温常压下实现甲烷干重整，并且能够提高反应物转化率、减少副产物种类和提高目标产物选择性。

3、现有研究大多根据实验测量得到等离子体催化甲烷干重整的放电图像和宏观参数，鲜有深入微观层面研究等离子体放电物理机制、等离子体放电产生的活性粒子及高能电子在催化剂表面发生的物理化学过程，使得等离子体催化甲烷干重整的内在机理尚未明晰，进而限制了等离子体催化甲烷干重整的优化调控，阻碍了等离子体催化甲烷干重整技术的进一步发展。

技术实现思路

1、为了至少解决现有技术存在的问题之一，本专利技术提出了一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，能够便于从微观层面解析等离子体和催化剂界面的放电特性、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述等离子体催化甲烷干重整放电装置物理模型从上到下包括高压电极、上电极阻挡介质，等离子体区域、下电极阻挡介质和低压电极，下电极阻挡介质上设置有催化剂颗粒。

3.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述化学反应模型包括电子碰撞电离、电子碰撞激发、电子碰撞解离、电子附着、电子-离子复合、离子-离子复合、电荷交换、三体反应、弛豫反应和表面反应等反应过程。所述传递参数包...

【技术特征摘要】

1.一种等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述等离子体催化甲烷干重整放电装置物理模型从上到下包括高压电极、上电极阻挡介质，等离子体区域、下电极阻挡介质和低压电极，下电极阻挡介质上设置有催化剂颗粒。

3.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述化学反应模型包括电子碰撞电离、电子碰撞激发、电子碰撞解离、电子附着、电子-离子复合、离子-离子复合、电荷交换、三体反应、弛豫反应和表面反应等反应过程。所述传递参数包括电子、离子的迁移系数和扩散系数，及中性粒子的扩散系数。

4.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述质量守恒方程为：

5.根据权利要求1所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述设置质量守恒方程、电子平均能量控制方程和泊松方程的求解域和边界条件中，所述质量守恒方程和电子平均能量控制方程仅在等离子体放电区域求解，泊松方程在电极区域、阻挡介质区域、催化剂区域和等离子体放电区域求解。

6.根据权利要求5所述的等离子体催化甲烷干重整放电特性的数值模拟方法，其特征在于，所述的流体力学模型中，高压电极的电势设置为v，低压电极的电势设置为零，等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雅霜，郝艳捧，崔兆仑，阳林，李立浧，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：