Плазмова конверсія СО2 у тліючому розряді постійного струму з розподіленим напуском та відкачуванням газу В.А. Лісовський, С.В. Дудін, П.П. Платонов, В.Д. Єгоренков

Анотація

Накопичення вуглекислого газу в атмосфері Землі призводить до посилення парникового ефекту і, як наслідок, до значної зміни клімату. Таким чином, попит на розробку ефективних технологій конверсії вуглекислого газу з кожним роком зростає. Додатковим приводом для досліджень у цьому напрямку є намір дослідження Марса, оскільки 96% марсіанської атмосфери — це вуглекислий газ, який може бути джерелом кисню, ракетного палива та сировини для подальшої хімічної утилізації. У цій роботі досліджено плазмова конверсія вуглекислого газу в тліючому розряді постійного струму при тиску газу 5 Торр в камері з розподіленим напуском та відкачуванням газу з одного боку для випадку вузького міжелектродного проміжку. Коефіцієнт конверсії та її енергоефективність визначали за допомогою мас-спектрометрії суміші вихлопних газів залежно від потоку СО₂ та струму та напруги розряду. Максимальний коефіцієнт конверсії становив до 78%, тоді як енергоефективність конверсії завжди була менша за 2%. Встановлено, що розряд при цьому тиску може існувати в нормальному і аномальному режимах, а перехід між режимами відповідає якраз максимальному значенню коефіцієнта конверсії для даного потоку газу. Показано, що навіть в аномальному режимі, коли катод повністю покритий розрядом, контракція розряду відбувається в усьому діапазоні досліджуваних параметрів. Анодне світіння і стовп плазми поза катодним шаром займають лише центральну частину розряду, що знижує ефективність конверсії. Виміряно спектри оптичного випромінювання з плазми вуглекислого газу в діапазоні 200-1000 нм, що дозволило зробити висновок, що випромінювання атома Оксигену здебільшого відбувається від збуджених атомів, які виникають після дисоціації, а не після збудження електронним ударом.