scholarly journals Recent Developments in Dielectric Barrier Discharge Plasma-Assisted Catalytic Dry Reforming of Methane over Ni-Based Catalysts

Catalysts ◽  
2021 ◽  
Vol 11 (4) ◽  
pp. 455
Author(s):  
Xingyuan Gao ◽  
Ziting Lin ◽  
Tingting Li ◽  
Liuting Huang ◽  
Jinmiao Zhang ◽  
...  

The greenhouse effect is leading to global warming and destruction of the ecological environment. The conversion of carbon dioxide and methane greenhouse gases into valuable substances has attracted scientists’ attentions. Dry reforming of methane (DRM) alleviates environmental problems and converts CO2 and CH4 into valuable chemical substances; however, due to the high energy input to break the strong chemical bonds in CO2 and CH4, non-thermal plasma (NTP) catalyzed DRM has been promising in activating CO2 at ambient conditions, thus greatly lowering the energy input; moreover, the synergistic effect of the catalyst and plasma improves the reaction efficiency. In this review, the recent developments of catalytic DRM in a dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor on Ni-based catalysts are summarized, including the concept, characteristics, generation, and types of NTP used for catalytic DRM and corresponding mechanisms, the synergy and performance of Ni-based catalysts with DBD plasma, the design of DBD reactor and process parameter optimization, and finally current challenges and future prospects are provided.

2019 ◽  
Vol 1170 ◽  
pp. 012020 ◽  
Author(s):  
M Restiwijaya ◽  
A R Hendrini ◽  
B Dayana ◽  
E Yulianto ◽  
A W Kinandana ◽  
...  

Catalysts ◽  
2019 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 51 ◽  
Author(s):  
Inne Michielsen ◽  
Yannick Uytdenhouwen ◽  
Annemie Bogaerts ◽  
Vera Meynen

We studied the influence of dense, spherical packing materials, with different chemical compositions, on the dry reforming of methane (DRM) in a dielectric barrier discharge (DBD) reactor. Although not catalytically activated, a vast effect on the conversion and product selectivity could already be observed, an influence which is often neglected when catalytically activated plasma packing materials are being studied. The α-Al2O3 packing material of 2.0–2.24 mm size yields the highest total conversion (28%), as well as CO2 (23%) and CH4 (33%) conversion and a high product fraction towards CO (~70%) and ethane (~14%), together with an enhanced CO/H2 ratio of 9 in a 4.5 mm gap DBD at 60 W and 23 kHz. γ-Al2O3 is only slightly less active in total conversion (22%) but is even more selective in products formed than α-Al2O3. BaTiO3 produces substantially more oxygenated products than the other packing materials but is the least selective in product fractions and has a clear negative impact on CO2 conversion upon addition of CH4. Interestingly, when comparing to pure CO2 splitting and when evaluating differences in products formed, significantly different trends are obtained for the packing materials, indicating a complex impact of the presence of CH4 and the specific nature of the packing materials on the DRM process.


2014 ◽  
Vol 28 (12) ◽  
pp. 7621-7631 ◽  
Author(s):  
Wei-Chieh Chung ◽  
Kuan-Lun Pan ◽  
How-Ming Lee ◽  
Moo-Been Chang

2019 ◽  
Author(s):  
Κωνσταντίνα Μπαλή

Οι περιοχές ρύπανσης αυξάνονται διαρκώς εξαιτίας των επεκτεινόμενων βιομηχανικών ζωνών, έχοντας σημαντικό αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία. Πρόσφατες έρευνες για την αποκατάσταση των εδαφών αυτών έδειξαν ενθαρρυντικά αποτελέσματα για την αντιμετώπιση της ρύπανσης, μέσω της τεχνολογίας πλάσματος. Συγκεκριμένα, η χρήση αντιδραστήρα διηλεκτρικού φράγματος οδηγεί στη δημιουργία πολύ ενεργών οξειδωτικών μέσων, τα οποία επιτίθενται άμεσα στο ρύπο. Στην παρούσα διατριβή, η μοντελοποίηση της παραγωγής πλάσματος, των οξειδωτικών μέσων, καθώς και των διεργασιών που συντελούνται για την απορρύπανση και εν τέλει την αποκατάσταση του εδάφους, είναι στο επίκεντρο της μελέτης. Η μελέτη αυτή επεκτείνεται σε ένα σημαντικό χρονικό εύρος διεργασίας, από την κλίμακα νανοδευτερολέπτων έως την κλίμακα λεπτών, ερευνώντας τόσο τις διεργασίες πλάσματος που λαμβάνουν χώρα σε μικρούς χαρακτηριστικούς χρόνους, όσο τις αντιδράσεις απορρύπανσης και τα φαινόμενα μεταφοράς που συμβαίνουν σε κλίμακα λεπτών. Αρχικά αναπτύχθηκαν μοντέλα μελέτης των ηλεκτρικών εκκενώσεων του αντιδραστήρα διηλεκτρικού φράγματος σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης (για την παραγωγή ψυχρού πλάσματος) σε μια κύρια διάσταση. Εξετάστηκαν σημαντικές παράμετροι της διεργασίας, όπως η συσχέτιση των διαφορετικών διηλεκτρικών μέσων, το πάχος αυτών, οι αποστάσεις μεταξύ τους, καθώς και η εφαρμοζόμενη υψηλή τάση για την παραγωγή πλάσματος. Οι περιπτώσεις αυτές μελετήθηκαν με εξειδικευμένα αριθμητικά μοντέλα. Δημιουργήθηκε ένα καινοτόμο μοντέλο ιεραρχικής προσέγγισης για να μελετήσει και να συνδέσει τα φαινόμενα μεταφοράς θερμότητας σε επίπεδο πλάσματος με το μακροσκοπικό επίπεδο. Η δημιουργία ενεργών μέσων από τις αντιδράσεις πλάσματος μοντελοποιήθηκε στη μικρο-χρονοκλίμακα (μs), ενώ οι μηχανισμοί συναγωγής και μεταφοράς θερμότητας στη μακρο-χρονοκλίμακα (min). Η θεωρία συνεχούς μέσου χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση χρονικά μεταβαλλόμενων ιδιοτήτων μεταφοράς μέσα στο πορώδες έδαφος. Εν τέλει, δημιουργήθηκε ένα προγνωστικό μοντέλο, χρονικά εξελισσόμενο, για τη διεργασία της απορρύπανσης. Το μοντέλο αυτό συγκρίθηκε με αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα. Aναπτύχθηκε, επίσης, ένα ιεραρχικό μοντέλο για χαμηλές θερμοκρασίες παραγωγής πλάσματος, λαμβάνοντας υπόψη μόνο τους σημαντικούς μηχανισμούς απορρύπανσης με χαρακτηριστικούς χρόνους από την νανο- έως τη μακρο-χρονοκλίμακα. Χρησιμοποιώντας κατάλληλες τεχνικές, οι διεργασίες σε επίπεδο ψυχρού πλάσματος συνδέθηκαν με αυτές στη μακρο-κλίμακα μέσω των τοπικών συγκεντρώσεων των χημικών στοιχείων. Μια σύνθετη αλληλουχία, αποτελούμενη από 100 αντιδράσεις, δημιουργήθηκε για τον προσομοιωτή του πλάσματος, με σκοπό την εκτίμηση των συγκεντρώσεων των πολύ ενεργών οξειδωτικών μέσων, υπό τις νέες συνθήκες λειτουργίας του αντιδραστήρα. Αυτές οι συγκεντρώσεις των χημικών στοιχείων χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια σαν πηγές σωματιδίων για το μακροσκοπικό πρόβλημα. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε ένας ισοδύναμος συντελεστής ευκινησίας (mobility) για να περιγράψει την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων μέσα στο πορώδες έδαφος κατά τη διάρκεια της διεργασίας πλάσματος. Μελετήθηκε ένα ευρύ φάσμα ειδικών παροχών αερίου για τον αντιδραστήρα, καταδεικνύοντας τη σημαντική επίδραση της ροής στο πρόβλημα της απορρύπανσης. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση του πορώδους του εδάφους και της διαπερατότητας αυτού στην απορρύπανση. Τέλος, μελετώνται περιπτώσεις βελτίωσης των συνθηκών λειτουργίας του αντιδραστήρα και προτείνονται τρόποι που θα ενίσχυαν το ρυθμό απορρύπανσης.


Vacuum ◽  
2018 ◽  
Vol 157 ◽  
pp. 465-474 ◽  
Author(s):  
Guanghui Niu ◽  
Yanping Li ◽  
Jie Tang ◽  
Xu Wang ◽  
Yixiang Duan

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document