Газофазные плазмохимические процессы, инициируемые импульсным электронным пучком

• Автор: Пушкарев, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Плазмохимические процессы, инициируемые импульсным пучком электронов (литературный обзор)

1.1. Окисление двуокиси серы БСЬ в дымовых газах

1.2. Деструкция оксидов азота в газообразных отходах

1.3. Конверсия сероуглерода С$2 в атмосферном воздухе

1.4. Разложение органических соединений

1.5. Конверсия метана в низкотемпературной плазме

1.5.1. Плазменный пиролиз метана

1.5.2. Парциальное окисление метана

1.5.3. Углекислотная конверсия метана

1.5.4. Паровая конверсия метана
1.5.5. Анализ литературного обзора
Глава 2. Экспериментальная установка и используемое диагностическое оборудование
2.1. Методы исследования характеристик нанодисперсных оксидов
2.2 Акустический метод контоля конверсии метана в углерод
2.3. Диагностика кластерообразования в объеме реактора
2.4. Заключение
Глава 3. Сильноточный импульсный ускоритель электронов с согласующим трансформатором ТЭУ
3.1. Обзор существующих конструкций электронных ускорителей
3.2. Конструкция и основные параметры сильноточного импульсного
ускорителя ТЭУ-500
3.3. Исследование эффективности работы узлов ускорителя
3.4. Исследование стабильности работы ускорителя
3.5. Исследование ВАХ планарного диода с взрывоэмиссионным катодом
3.5.1. Исследование ВАХ планарного диода с графитовым катодом
3.5.2. Исследование диода с многоигольчатым катодом
3.5.3. Исследование ВАХ планарного диода с катодом из углеродной ткани
3.6. Исследование потерь импульсного электронного пучка при его
формировании и выводе из диодной камеры ускорителя
3.6.1. Анализ потерь тока электронного пучка при выводе из диодной камеры
3.6.2. Анализ потерь тока в диодной камере
3.6.3. Баланс энергии в диодном узле ускорителя

3.7. Исследование планарного диода в режиме ограничения эмиссии
3.8. Исследование пространственного распределения плотности энергии
сильноточного импульсного электронного пучка
3.9. Выводы
Глава 4. Исследование цепных химических процессов при внешнем воздействии
4.1. Исследование цепного процесса окисления водорода при воздействии
импульсного электронного пучка
4.1.1. Исследование периода индукции воспламенения смеси при внешнем
воздействии на кислород-водородную смесь
4.1.2. Исследование смещения пределов воспламенения стехиометрической
кислород-во дородной смеси при внешнем воздействии
4.1.3. Исследование колебательного характера воспламенения смеси 2Н2+О2 при
инициировании импульсным электронным пучком
4.1.4. Исследование выгорания стехиометрической кислородоводородной смеси
4.1.5. Исследование конденсации паров воды
4.2. Радиационно-термический крекинг метана
4.3. Исследование цепного процесса окисления метана при внешнем
воздействии
4.4. Разложение фторидных соединений
4.4.1. Разложение гексафторида серы в смеси с азотом
4.4.2 Разложение гексафторида серы в смеси с водородом
4.4.3. Исследование разложения гексафторида вольфрама в плазме импульсного
электронного пучка
4.5. Разложение тетрахлорида кремния
4.6. Синтез оксидов азота
4.7. Заключение
Глава 5. Неравновесный плазмохимический синтез нанодисперсных оксидов
металлов
5.1. Методы синтеза и сравнение основных свойств нано дисперсного порошка

5.2. Методы синтеза нано дисперсного диоксида кремния
5.3. Синтез нанодисперсного диоксида кремния в низкотемпературной плазме
5.3.1 Разложение тетрахлорида кремния в смеси с водородом
5.3.2. Разложение тетрахлорида кремния в смеси с кислородом и водородом
5.3.3. Химический и структурный состав синтезированного диоксида кремния
5.3.4. Распределение наночастиц диоксида кремния по размерам в зависимости от
режима плазмохимического синтеза
5.3.5. ИК-спектрометрия нанодисперсного диоксида кремния
5.4. Синтез нанодисперсного диоксида титана при воздействии импульсного
электронного пучка

5.4.1. Основные химические реакции и баланс энергии процесса синтеза ТЮ2
5.4.2. Температурный режим синтеза нанодисперсных оксидов
5.4.3. Геометрический размер наночастиц ТЮг
5.4.4. Рентгенофазовый и химический анализ диоксида титана
5.4.5. Морфология частиц нанодисперсного диоксида титана
5.4.6. ИК-спектрометрия нанодисперсного ТЮг
5.5. Плазмохимический синтез композиционных нанодисперсных оксидов
5.5.1. Методы синтеза композиционных нанодисперсных оксидов (Ti02)x(Si02)i-x
5.5.2. Синтез композиционных оксидов (Ti02)x(Si02)i-x при воздействии
импульсного электронного пучка
5.5.3. Химический состав синтезированного композиционного оксида
5.5.4. Рентгенофазовый анализ и ИК-спектрометрия (Ti02)x(Si02)i-x
5.5.5. Синтез композиционных оксидов Si-C-Ox
Заключение
Список литературы

частотой следования 30 кГц при температуре реакционной смеси 150 °С. Выполнены исследования влияния энерговклада разряда, состава смеси и давления на степень конверсии метана и состав продуктов конверсии. При увеличении мощности, вводимой в газ от разряда, с 200 Вт до 700 Вт степень конверсии метана возрастает с 35% до 75%, но затраты энергии на разложение метана возрастают при этом с 52 эВ/молек. до 85 эВ/молек.
В [60] приведены результаты исследования разложения метана в смеси с ССЬ в плазме барьерного разряда. Особенностью конструкции используемого реактора является применение платинового внутреннего электрода. Авторы отмечают, что это позволило увеличить селективность получения водорода почти до 100%. Выполнены исследования зависимости степени конверсии и энергозатрат при изменении концентрации смеси СН4+СО2 в гелии от 1.1% до 5.0%. Степень конверсии метана составила 11.9% при величине выхода водорода 1 моль на 1 кВт-час. Соотношение Н2/СО в продуктах конверсии равнялось 1.5. Энергозатраты на разложение метана составили 156 эВ/молек.
Авторы [61] приводят результаты исследования разложения смеси СН4+СО2 в плазме барьерного разряда (25 кГц, 70°С, атм. давление). Выполнены исследования зависимости степени конверсии и состава продуктов от парциального содержания метана в исходной смеси и энерговклада разряда. Авторы работы отмечают, что мольное содержание СО в продуктах равнялось мольному содержанию СО2 в исходной смеси, что указывает на раздельное разложение метана и углекислого газа в разряде. При мощности разряда 35 Вт степень конверсии метана составила 15%, что соответствует энергозатратам на разложение метана 35 эВ/молек. Увеличение мощности разряда до 100 Вт приводит к увеличению степени конверсии до 32%, но энергозатраты на разложение метана при этом возрастают до 48 эВ/молек. При уменьшении содержания метана в исходной смеси до 26% (мощность разряда 50 Вт) степень конверсии возросла до 48% и энергозатраты на разложения метана составили 16 эВ/молек.
Результаты исследований конверсии метана в смеси с углекислым газом (СН4/С02=1) под действием низкоэнергетичного непрерывного пучка электронов (14 кэВ) изложены в [19]. При мощности, введенной в смесь газов электронным пучком, равной 0.27 Вт, степень конверсии метана в смеси с углекислым газом составила 5%. Это при скорости протока газов в реакторе 5 см3/мин соответствует энергозатратам на конверсию метана 15 эВ/молек. При увеличении мощности пучка до 0.46 Вт степень конверсии увеличилась до 6.6%, также увеличились до 20 эВ/молек. и энергозатраты на конверсию метана.
В [62] описано исследование разложения СН4 в смесях с СОг в статических условиях при атмосферном давлении под действием импульсного коронного разряда в интервале температуры 35-170 °С. Показано, что скорость разложения СН4 увеличивается с ростом