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国家自然科学基金(51637010): 作品数：15 被引量：98H指数：7; 相关作者：邵涛孙昊张帅章程王瑞雪更多>>; 相关机构：中国科学院中国科学院大学中国石油化工集团公司更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金国家电网公司科技项目更多>>; 相关领域：理学电气工程化学工程石油与天然气工程更多>>

Ionization waves in nanosecond pulsed atmospheric pressure plasma jets in argon: 2021年; Typical ionization waves(IWs)are observed during the propagation of nanosecond pulsed atmospheric pressure plasma jets(APPJs)with argon flow,combining both the measurement of the axial electric field(Ez)and the temporal resolved optical imaging.The movement of the luminous APPJ head is recognized as the development of the IW front,accompanied with the propagation of the peak electric field.Especially,the radial distribution of Ez transits from a central peak profile before the IW front arrives to a hollow profile after the pass of the IW front.As for the temporal Ez trend,there is a mode transition from the single-peak feature under a low peak voltage to the double-peak feature under a higher peak voltage,indicating the existence of both primary and secondary IWs.The effect of target conditions on the IWs in APPJs is also explored.With a metal target,no residual electric field is observed before imposing the high-voltage pulses.However,with a dielectric target,the residual surface charges generate a back-ground electric field in the opposite direction to that during IW propagation.In the free APPJ(with no target),on the voltage falling edge,a negative electric field drives the electron flow to compensate the positive ions left over during the forward IW propa-gation on the voltage rising edge.; Bangdou HuangCheng ZhangWenchao ZhuXinpei LuTao Shao; 关键词：FIELD LUMINOUS DIELECTRIC

加氢脱硫催化剂制备方法研究进展被引量：3: 2021年; 随着原油重质化和劣质化以及越来越严格的环保法规的实施,加氢脱硫成为获得清洁燃油的重要手段,催化剂更是加氢脱硫工艺的核心。针对传统加氢脱硫催化剂制备方法存在活性金属和载体相互作用较强、硫化度较低、开工周期长和环境不友好等问题,对制备络合型催化剂、体相催化剂和预硫化催化剂3种改进的催化剂制备方法进行综述和展望。其中,络合型催化剂可以降低活性金属和载体的强相互作用,提高活性金属的硫化度;体相催化剂活性组分含量高,催化性能良好;预硫化催化剂可以在理论上获得100%硫化度的活性相,缩短炼油厂开工周期。; 杨闯闯杨清河孙谦; 关键词：催化剂工程加氢脱硫

氦等离子体射流子弹及活性粒子时空分布特征研究被引量：10: 2018年; 重点研究了脉冲激励的大气压氦等离子体射流子弹及活性粒子的时空分布特征。通过电学测量和光学测量等手段，研究了不同放电参数对子弹传播特性的影响规律，并一步得到等离子体子弹中活性粒子（He、N2＋和O）的分布特征。实验结果表明：1）脉冲上升沿和下降沿各产生一次放电，其等离子体子弹呈现不同形状，这与空间电荷的作用相关：2）放电电压和放电频率对子弹传播影响较大，射流长度和子弹速度随施加电压增加而增加，但电压过高会发生湍流现象，导致射流长度减小。子弹速度同样随频率增加而增加，但在高频率下，其速度衰减更快；3）N2＋粒子的时空分布与等离子体子弹一致，传播距离较远，He、O粒子传播距离较短，位于石英管出口附近。; 田思理王瑞雪章程张帅方志邵涛; 关键词：等离子体射流

纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体氮还原合成氨的研究被引量：13: 2021年; 氨气(NH3)可以合成富含氮的化肥,还是不含碳的能量载体。工业合成氨工艺通常在高温高压条件下进行,会消耗大量能源且伴随着温室气体的排放。低温、常压下的非热平衡等离子体为合成氨提供了一种有潜力、可持续的途径。为此以氮气和氢气为原料,在低温常压下用脉冲介质阻挡放电等离子体合成氨,主要探究了脉冲参数(脉冲峰值电压、脉冲重复频率、脉冲上升沿)对合成氨体积分数的影响。此外,还考察了气体体积比例、填充氩气和放电间隙对合成氨的影响,分析电学特性和发光图像。结果表明,在电压12 kV、重复频率3k Hz、气体体积比例N2:H2=2:1条件下,NH3体积分数最高可达17 600×10–6,相应的能量效率为1.61 g/k Wh。脉冲重复频率对氨气体积分数有显著影响,增大脉冲重复频率,单位时间内高能电子的数量增加并且运动加剧,更多的N2、H2分子被激发或解离从而NH3体积分数增大。; 康少芬张帅陈晓晓任成燕陈根永邵涛; 关键词：介质阻挡放电合成氨能量效率

脉冲火花放电裂解正癸烷的放电稳定性与转化规律被引量：6: 2021年; 低温等离子体裂解技术具有原料适应性强、启停迅速、工艺流程短、无碳排放等优点,适用于石油烃高效裂解制备氢气和乙炔等应用。该文选择正癸烷为石油烃模型化合物,研究鼓泡式液相脉冲火花放电裂解正癸烷的放电稳定性和转化规律。实验结果表明,极不均匀电场、高电压、高脉冲频率、高载气流速有利于提升液相火花放电稳定性。随反应进行出现气泡内放电、微气泡放电、气相区域放电3种放电阶段,放电稳定性和产气速率依次增大。考察处理时间、载气流速对正癸烷转化的影响,最大产气速率为124.4mL/min,其中氢气含量为64.1%,乙炔含量为21.0%,产氢能耗为6.1kW∙h/m^(3)。液相火花放电光谱以C_(2)、H_(α)为主,气体温度约为3500K,电子密度约为1.15×10^(17)cm^(-3),推测主要反应过程为等离子体激发正癸烷逐步裂解脱氢。该结果对液相放电稳定性和石油烃高效转化等研究具有一定参考。; 范喆孙昊张帅章程韩伟韩伟; 关键词：放电稳定性

大气压CO2/Ar混合气体射频放电光学特性研究被引量：9: 2019年; 脉冲调制射频具有调制频率、占空比、输入功率等多种可调参数,可以较大范围地调节放电等离子体参数,因此其放电特性与传统交流或直流放电相比具有独特的特点。该文研究在大气压条件下13.56MHz射频电源系统激励的CO2/Ar气体放电光学特性,主要考察了不同调制参数以及气体组分对等离子体羽流、发射光谱强度以及电子激发温度的影响。研究结果表明,改变射频调制参数可以明显调控上述光学特性:增加输入功率、占空比,或者降低调制频率和CO2含量,可以增大等离子体羽流长度和电子激发温度;其光谱主要包含OH(A→X)、 N2(C→B)、 Ar(4p→4s)、 O(3p→3s)、C(1p-1s)、C2 swan谱带等,且均随着输入功率的增加和CO2含量的降低而明显增强。所做研究为射频放电等离子体技术提升CO2资源化利用效率提供更多的选择。; 张凯张帅张帅高远孙昊邵涛; 关键词：调制频率占空比光谱强度电子激发温度

大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟被引量：8: 2018年; 甲烷针-板放电与重油加氢耦合形成甲烷转化重油加氢,可实现重油高效加氢并增产高附加值低碳烯烃,有实践应用前景和科学研究意义.建立二维流体模型,对大气压甲烷针-板放电等离子体进行数值模拟,得到电场强度、电子温度和粒子密度的空间与轴向分布,总结反应产额并提炼生成各种带电和中性粒子的关键路径.模拟结果表明,CH_3^+和CH_4^+密度与电场强度和电子温度的轴向演化接近且密切相关;CH_5^+和C_2H_5^+密度沿轴向先增大后减小;CH_3与H密度的空间和轴向分布几乎相同;CH_2,C_2H_4与C_2H_5的粒子密度分布在靠近阴极的区域内明显不同而在正柱区内较为相像;电子与CH_4发生电子碰撞电离生成的CH_3^+和CH_4^+,CH_3^+和CH_4^+分别与CH_4发生分子碰撞解离生成C_2H_5^+和CH_5^+;电子与CH_4间的电子碰撞分解是生成CH_3,CH_2,CH和H的主导反应;CH_2与CH_4和电子与C_2H_4发生的反应分别是生成C_2H_4和C_2H_2的关键路径;电子与CH_4间的电子碰撞分解反应和CH_2与CH_4发生的反应的产额各占H_2总产额的52.15%和47.85%.; 赵曰峰王超王超李莉李莉孙昊邵涛; 关键词：流体模型

微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备Ni/CeO_(2)催化剂及其甲烷干重整催化性能被引量：7: 2021年; 催化剂的粒径对其催化性能有很大影响,为了提高催化剂的性能及制备效率,提出了一种微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂的方法,制备了物质的量比n(Ni):n(Ce)=1:10、1:20、1:100的Ni/CeO_(2)催化剂。对其甲烷干重整催化性能进行评价。结果表明:n(Ni):n(Ce)=1:20时对甲烷干重整活性最高。并且微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂(n(Ni):n(Ce)=1:20)的活性和高空速转化性能均高于传统浸渍法制备的催化剂(n(Ni):n(Ce)=1:20)。对微波等离子体辅助溶胶凝胶法和浸渍法制备的催化剂(n(Ni):n(Ce)=1:20)的XRD、SEM表征:XRD谱图显示微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂CeO2峰的半高宽大于浸渍法制备的催化剂;通过SEM表征得到微波等离子体辅助溶胶凝胶法)浸渍法)制备的催化剂颗粒主要分布在50~100 nm(100~150 nm),约占比41%(37%)。基于对放电光谱的分析,微波等离子体辅助溶胶凝胶法引入了NH、OH等活性基团,并且提供了148 K/ms的淬冷速率,较高的淬冷速率会有效降低催化剂粒径,提高催化活性。; 潘如政臧子豪黄邦斗朱文超章程邵涛; 关键词：微波等离子体催化剂制备溶胶凝胶法

纳秒脉冲火花放电高效转化甲烷的实验研究被引量：10: 2019年; 火花放电是一种气体温度介于电弧放电和介质阻挡放电(DBD)之间的放电形式,具有设备简单、成本较低、转化率高和能量利用效率高等优点,是存在工业化潜力的甲烷高效转化技术。纳秒脉冲放电具有窄脉宽和上升沿,能够提高火花放电等离子体的不平衡程度,降低气体温度,进一步提高甲烷转化能量利用效率。本文研究纳秒脉冲甲烷放电的放电特性和产物分布,实验结果表明在输入能量为170kJ/mol的条件下,甲烷转化率可达60%、氢气选择性和产率分别为44.4%和26.6%、乙炔选择性和产率分别为28.8%和16.8%、总能量利用效率为33.9%、氢气能量利用效率为23%。获得了350～700nm的甲烷等离子发射光谱(OES),包括Ha、Hb、Hg 氢原子等Balmer谱线和CH、C^+、C_2等谱线,并利用Ha 的Stark展宽效应估算了电子密度约为1017cm-3量级。利用ICCD和单色仪获得了电子密度和CH、C_2发射光谱演变过程,实验结果表明电子密度随时间逐渐减少;C+几乎仅在外加脉冲时存在,CH仅在外加脉冲结束后出现,说明C+主要是由电子碰撞产生的,而C+在放电结束后与H发生反应生成CH,CH进一步复合生成C_2H2。; 孙昊张帅张帅韩伟高远王瑞雪; 关键词：发射光谱电子密度

脉冲波形对氦等离子体射流子弹传播特性的影响被引量：7: 2019年; 本文研究脉冲波形对大气压等离子体射流子弹传播特性影响,并进一步阐述电场强度与等离子体射流时空演变特性之间的关系。实验表明:不同脉冲波形对等离子体射流子弹传播特性产生影响,但影响机制不同。较短纳秒脉冲上升沿产生过电压击穿,子弹半径较大且传播速度快。脉冲宽度和下降沿通过残余电荷形成反向电场以影响射流整体电场强度。当脉冲宽度小于10μs时,射流长度随脉冲宽度增加而减小;当脉冲宽度大于10μs时,残余电荷累积饱和,脉冲宽度不再对射流特性发生影响。当下降沿增加时,上升沿子弹消散速度较慢,且有一个明显的拖尾,脉冲下降沿可能通过残余电荷形成的反向电场影响子弹头部的空间电场方向和强度,进而影响脉冲等离子体子弹传播。最后使用谱线比方法计算等离子体射流宏观电场强度,其变化趋势与等离子体羽流长度和子弹分布相一致。; 赵勇赵勇王瑞雪章程邵涛; 关键词：等离子体射流电场强度纳秒脉冲

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