导　　师： 王红林

学科专业： H1702

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 该文对液下等离子体中活性粒子分解溶剂分子在氢气生产方面的应用进行了研究.分别以氢氧化钾、碳酸钠和硫酸为电解质,进行水溶液中放电等离子体研究.发现阴阳电极面积之比小于0.8时等离子体在阴极产生,大于0.8时在阳极产生.实验发现,放电时电极温度随放电电压的升高而升高,在碳酸钠溶液中,400V的放电电压条件下,电极温度达1337K.研究发现放电电压低随电极距离的增加而增加,放电功率随着电极距离的增加而放电功率增加.实验发现对于各种电解质存在一个最佳浓度,电解质当量浓度为0.184N时放电电压低、放电功率小.实验发现溶液温度是重要参数,放电起始电压随溶液温度升高而降低,放电起始功率总体随溶液温度的升高而降低.当溶液中加入甲醇等挥发性溶剂时,在低电解质浓度条件下,放电起始电压增高.以液下放电现象研究为基础,比较了几种放电电极材料,发现碳棒可以用作阴极放电电极,钨棒既可作阳极放电电极也可作阴极放电电极.设计了卧式液下等离子体反应器.通过增设小孔板,可以在电源功率较低的条件下产生稳定的液下等离子体.研制了适合产生大体积的液下等离子体立式液下等离子体反应器.利用自制液下等离子体反应器,分别以相同当量浓度的氢氧化钾、碳酸钠和硫酸为电解质,进行阴极放电等离子体电解水产氢实验.发现不同电解质溶液中阴极产物、阴极产量也不同;NA<,2>CO<,3>溶液的阴极生成气体中含CO和CO<,2>,在400V的放电电压下,其阴极生成气量产是KOH溶液的135﹪、硫酸溶液的296.6﹪.阴极气体产量与放电电压成正比,在NA<,2>CO<,3>溶液中放电电压为550V时阴极气体实际产量是电解水产氢的理论产量的16.97倍.阴极气体产量与电流无明显相关性,而阳极产物仍遵守法拉第定律.KOH溶液在放电电压为400V时,阴极气体中氢气浓度为86.7﹪氧气浓度为13.3﹪,氢氧比例随着放电电压的升高呈现降低趋势.研究发现单位体积气体净能耗随电压的升高而降低;在电压为650V时,单位体积气体净能耗为9.13KJ/L,低于常规电解产氢的理论能耗.研究发现甲醇分子在液下等离子体中具有很高的反应活性,阴极生成气体体积随甲醇体积浓度W<,V>的增大而增大.W<,V>=5﹪时的阴极产量是W<,V>=0﹪时的14.45倍,W<,V>为50﹪时此比值达到39.5.单位气体体积能耗W<,L>随W<,V>的增加而减小.而W<,V>=5﹪时,W<,L>为10.38KJ/L,开始低于电解水制氢理论能耗10.55KJ/L,在W<,V>=50﹪时,W<,L>为3.496KJ/L,为电解水制氢理论能耗的33﹪.当W<,V>≥15﹪时,阴极气体中氢气浓度高于95﹪,氧气浓度低于0.5﹪.

关 键 词： 液下等离子体 放电 制氢 水 甲醇

分 类 号： [O646.9 TQ116.29]

领　　域： [理学] [理学] [化学工程]