Production of hydrogen via methane conversion using microwave plasma source with CO2 or CH4 swirl

• Autorzy: Jasiński M. , Dors M. , Mizerczyk J.

Warianty tytułu

PL

Produkcja wodoru w procesie konwersji metanu za pomocą mikrofalowego źródła plazmy z wirem CO2 lub CH4).

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, results of hydrogen production via methane conversion in the atmospheric pressure microwave plasma with CO2 or CH4 swirl are presented. A waveguide-based nozzleless cylinder-type microwave plasma source (MPS) with gas swirl was used to convert methane into hydrogen. The plasma generation was stabilized by a gas swirl having a flow rate of 50 l/min (when CO2 was used) or 87.5 l/min (when CH4 was used). The methane flow rate was 175 l/min or 87.5 l/min. The absorbed microwave power was varied in the range 1500-5000 W. The methane conversion degree and the energetic hydrogen mass yield were highest when methane was used as swirl and was 99.88% and 577 g [H2] per kWh of microwave energy absorbed by the plasma, respectively. These parameters are better than our previous results when nitrogen was used as a swirl gas and much better than those typical for other plasma methods of hydrogen production (electron beam, gliding arc, plasmatron).

PL

W artykule przedstawiono wyniki produkcji wodoru w procesie konwersji metanu pod wpływem plazmy mikrofalowej pod ciśnieniem atmosferycznym w atmosferze CO2 lub w czystym metanie. Do badań wykorzystano generator o konstrukcji współosiowej z dodatkiem lub bez CO2 w formie przepływu wirowego (50 l/min), który stabilizował plazmę. Natężenie przepływu metanu wynosiło 175 l/min lub 87,5 l/min. Absorbowana moc mikrofal wynosiła 1500-5000 W. Uzyskany stopień konwersji metanu oraz wydajność energetyczna produkcji wodoru wynosiły odpowiednio 99,88% i 577 g[H2]/kWh. Wyniki te są lepsze od uzyskanych z zastosowaniem azotu w przepływie wirowym oraz innymi metodami plazmowymi (plazmotron, ślizgające się wyładowanie łukowe, strumień elektronów).

Słowa kluczowe

EN

hydrogen production; methane reforming; microwave plasma

PL

produkcja wodoru; reforming metanu; plazma mikrofalowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 85, nr 5
• Strony: 124--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jasiński M.

autor

Dors M.

autor

Mizerczyk J.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk, ul. Fiszera 14, 80-952 Gdańsk,

Bibliografia

• [1] Deminsky M., Jivotov V., Potapkin B., Rusanov V., Plasma-Assisted Production of Hydrogen from Hydrocarbons, Pure and Applied Chemistry, 74 (2002), 413-418
• [2] Jasiński M., Dors M. Mizeraczyk J., Production of Hydrogen via Methane Reforming Using Atmospheric Pressure Microwave Plasma, Journal of Power Sources, 181 (2008), 41-45
• [3] Moisan M., Sauve G., Zakrzewski Z., Hubert J., An Atmospheric Pressure Waveguide-Fed Microwave Plasma Torch: The TIA Design, Plasma Sources Sci. Technol, 3 (1994), 584-592
• [4] Moisan M., Zakrzewski Z., Rostaining J.C., Waveguide-Based Single and Multiple Nozzle Plasma Torches: the TIAGO Concept, Plasma Sources Sci. Technol., 10 (2001), 387-394
• [5] Green K.M., Borras M.C., Woskow P.P., Flores G.J., Hadidi K., Thomas P., Electronic Excitation Temperature Profiles in an Air Microwave Plasma Torch, IEEE Trans. Plasma Sci., 29 (2001), 399-406
• [6] Uhm H.S., Hong Y.C., Shin D.H., A Microwave Plasma Torch and its Applications, Plasma Sources Sci. Technol., 15 (2006), S26-34
• [7] http://www.loim.vrn.ru/index.php?m=63&page=58&nm =74&p= .2.3.56.64.70.71.72.73. 74
• [8] Kappes T., Schiene W., Hammer T., Energy Balance of Dielectric Barrier Discharge for Hydrocarbon Steam Reforming, Proc. 8th Int. Symp. on High Pressure Low Temparature Plasma Chemistry, Puhajarve M., Estonia (2002) 196-200
• [9] Heintze M., Pietruszka B., Plasma Catalytic Conversion of Methane Into Syngas: The Combined Effect of Discharge Activation and Catalysis, Catal. Today, 89 (2004), 21-25
• [10] Cormie J.M., Rusu I., Syngas Production via Methane Steam Reforming with Oxygen: Plasma Reactors versus Chemical Reactors, J. Phys. D: Appl. Phys., 34 (2001) 2798-2803
• [11] Bromberg L., Cohn D.R., Rabinovich A., Alexeev N., Samokhin A., Ramprasad R., Tamhankar S., System Optimization and Cost Analysis of Plasma Catalytic Reforming of Natural Gas, Int. J. Hydrogen Energy, 25 (2000), 1157-1161