《表2 气体流量对能量密度的影响》

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《等离子体促进CH_4-O_2-N_2-H_2O体系转化试验研究》

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在水蒸气与CH4物质的量比0.85、O2/N2物质的量比0.67、放电电压17.4 k V、放电频率9.8 k Hz的条件下，对CH4-O2-N2-H2O反应体系进行介质阻挡放电。反应气体总流量对CH4转化率及主要产物产率的影响如图6所示。从图6可以看出，当反应气体总流量从122 m L/min增加到240 m L/min时，CH4转化率以及H2、CO、CO2、C2H2、C2H4、C2H6的产率均呈现下降趋势。式（6）计算了不同气体流量下的能量密度，结果见表2。可见：CH4转化率和H2等主要产物产率的下降与能量密度的变化有着密切联系。在放电功率一定时，随着气体总流量的增大，使得放电反应系统中的能量密度减弱，造成反应气未能充分解离，致使合成H2所需的H·自由基以及生成CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H2所需的C·、CH·、CH2·、CH3·、O·等自由基数量下降，自由基间相互碰撞概率下降，故H2、CO、CO2、C2H2、C2H4、C2H6的产率下降。由图6可知：随着气体总流量的增加，CH3OH产率先增大后减小。这是因为气体流量小，反应气及生成的CH3OH在反应空间内停留时间长，致使生成的CH3OH进一步分解；而气体流量大，CH4和水蒸气未能充分解离，致使反应体系内含碳自由基和OH·自由基相对密度降低，CH3OH产率亦降低。