Ce促进Ni/Al2O3催化剂增强粗甘油CO2重整制可持续合成气的机理研究

本文聚焦等离子体辅助生物油加氢脱氧（HDO）的微观机制，通过一维流体模型模拟大气压Ar/H2脉冲介质阻挡放电（DBD），揭示H2浓度对电子能量分布和H自由基密度的调控规律。研究发现1-10% H2浓度可维持2.6-2.8 eV高电子能量和1013 cm?3 H自由基密度，为开发高效生物质能转化技术提供理论依据。

　　

Highlight

本研究采用一维流体模型揭示大气压Ar/H₂介质阻挡放电（DBD）中，H₂浓度对等离子体特性的调控机制，为生物油加氢脱氧（HDO）提供关键参数优化方案。

Results and discussion

如图2(a)所示，在不同H₂浓度(5 ppm至50%)条件下，Ar/H₂脉冲DBD的电子能量T_e随时间演变呈现相似特征。随着H₂%增加，放电过程中重Ar离子(Ar⁺, ArH⁺)通过特定离子生成/消耗反应逐渐被轻H离子(H₃⁺, H⁺)取代，有效离子质量从40 amu降至3 amu。这种"离子减重效应"通过降低鞘层电位和改变能量耗散途径，使平均电子能量提升23.5%。有趣的是，在1-10%的H₂浓度窗口内，系统能同时维持2.6-2.8 eV的高电子能量和约10¹³ cm^?3的H自由基密度——这两个"黄金参数"正是实现高效生物油脱氧和氢化的关键。

Conclusion

(1) 电子能量增强机制：H₂浓度增加通过离子组分轻量化显著提升电子能量，在1 ppm-50%范围内时空平均电子能量增长达135%；

(2) H自由基调控窗口：1-10% H₂浓度可形成最优H/H₂比例，既避免过量H₂导致的电子能量耗散，又防止浓度不足导致的自由基短缺；

(3) 等离子体稳定性：轻离子主导的放电体系展现出更稳定的脉冲-脉冲重复性，为连续化生物油处理奠定基础。