研究目的
设计和表征太阳能滑弧等离子体反应器，利用可再生太阳能和电能将二氧化碳（CO2）分解为高附加值产物，旨在提高效率并实现太阳能热化学合成过程中的连续运行。
研究成果
太阳能滑移弧等离子体反应器有效提升了太阳能吸收与二氧化碳分解效率。尽管轴向-径向构型的太阳能吸收率较低，但凭借更优的等离子体稳定性仍实现了高达4.5%的转化率；而反向涡旋构型虽具有更高吸收率，转化率却相对较低。该方法通过引入电能缓解了太阳能间歇性问题，为太阳能热化学过程提供了可行方案，未来通过催化集成有望进一步提升性能。
研究不足
该研究未包含催化组分，限制了潜在效率的提升。计算流体力学（CFD）模型忽略了热传递、等离子体形成、辐射传输和化学反应动力学，这些因素可能影响准确性。反应器在实验室规模下进行测试，未解决其向工业应用扩展的问题。太阳能固有的间歇性以及维持等离子体所需的电力输入可能带来运行挑战。
1：实验设计与方法选择：
研究涉及设计两种反应器构型（轴-径向流和逆涡流），以最大化太阳-等离子体相互作用及等离子体-气体相互作用。采用计算流体动力学（CFD）模型分析流路与停留时间。性能指标包括太阳辐射吸收效率、转化效率及净能量效率。
2：样品选择与数据来源：
使用未稀释的二氧化碳（CO?）气体作为原料。数据采集自包含高通量太阳模拟器与等离子体生成的实验装置。
3：实验设备与材料清单：
包括太阳模拟器、流量控制器、光学发射光谱仪、气相色谱仪、高速摄像机、单反相机，以及由不锈钢制成并配备铜电极与石英组件的反应器。
4：实验流程与操作步骤：
非日照测试用于表征等离子体行为；日照测试评估太阳-等离子体相互作用及CO?分解情况。收集并分析光谱与气体样本。
5：数据分析方法：
通过图像处理估算等离子体体积，利用光谱分析测定吸收率，采用气相色谱法评估转化效率，并对数据进行统计分析。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
optical emission spectrometer
AvaSpec ULS2048-USB2
Avantes
To record spectra in the range of wavelengths between 200 and 1100 nm for analyzing solar radiation absorption.
立即获取同款设备 -
gas chromatographer
GC-2014
SHIMADZU
To measure the species in the gas products for determining CO2 conversion efficiency.
暂无现货
预约到货通知
-
high-flux solar simulator
To provide concentrated solar radiation for the experiments, with adjustable power levels.
暂无现货
预约到货通知
-
flow controller
To measure and control the inlet gas flow rate of CO2 feedstock.
暂无现货
预约到货通知
-
high-speed camera
To capture images for analyzing arc dynamics and plasma volume.
暂无现货
预约到货通知
-
DSLR camera
To take long-exposure images for estimating plasma volume.
暂无现货
预约到货通知
-
AC power supply
To generate the gliding arc plasma with adjustable frequency and power.
暂无现货
预约到货通知
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部
