scholarly journals Plasma Catalytic Conversion of CH4 to Alkanes, Olefins and H2 in a Packed Bed DBD Reactor

Processes ◽  
2020 ◽  
Vol 8 (7) ◽  
pp. 774
Author(s):  
Mohammadreza Taheraslani ◽  
Han Gardeniers

Methane is activated at ambient conditions in a dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor packed with Pd/γ-alumina catalyst containing different loadings of Pd (0.5, 1, 5 wt%). Results indicate that the presence of Pd on γ-alumina substantially abates the formation of deposits, leads to a notable increase in the production of alkanes and olefins and additionally improves the energy efficiency compared to those obtained for the non-packed reactor and the bare γ-alumina packed reactor. A low amount of Pd (0.5 and 1 wt%) favors achieving a higher production of olefins (mainly C2H4 and C3H6) and a higher yield of H2. Increasing Pd loading to 5 wt% promotes the interaction of H2 and olefins, which consequently intensifies the successive hydrogenation of unsaturated compounds, thus incurring a higher production of alkanes (mainly C2H6 and C3H8). The substantial abatement of the deposits is ascribed to the role of Palladium in moderating the strength of the electric and shifting the reaction pathways, in the way that hydrogenation reactions of deposits’ precursors become faster than their deposition on the catalyst.

Author(s):  
L. Sivachandiran ◽  
J. Karuppiah ◽  
Ch. Subrahmanyam

Abstract Oxidative decomposition of chlorobenzene diluted in air was carried out in a dielectric barrier discharge reactor. In order to understand the role of the ground electrode, various reactor configurations were tested. Among silver paste, copper wire and aluminum foil tested as the outer electrodes, typical results indicated the best performance of silver paste, probably due to uniform distribution of microdischarges. Likewise, low flow rates gave better conversion and selectivity to gaseous products.


Energies ◽  
2020 ◽  
Vol 13 (2) ◽  
pp. 468 ◽  
Author(s):  
Mohammadreza Taheraslani ◽  
Han Gardeniers

The conversion of methane was investigated in a packed-bed dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor operated at ambient conditions. High dielectric BaTiO3 was utilized as packing in comparison with γ-alumina, α-alumina, and silica-SBA-15. Results show a considerably lower conversion of CH4 and C2 yield for the BaTiO3 packed reactor, which is even less than that obtained for the nonpacked reactor. In contrast, the low dielectric alumina (γ and α) packed reactor improved the conversion of CH4 and C2 yield. Additionally, the alumina packed reactor shifted the distribution of C2 compounds towards C2H4 higher than that obtained for the nonpacked reactor and resulted in a higher energy efficiency compared to the BaTiO3 packed reactor. This is attributed to the small pore size of BaTiO3 (10–200 nm) and its high dielectric constant, whereas the polarization inside small pores does not lead to the formation of an overall strong electric field.


2021 ◽  
Vol 46 ◽  
pp. 101468
Author(s):  
Periyasamy Kaliyappan ◽  
Andreas Paulus ◽  
Jan D’Haen ◽  
Pieter Samyn ◽  
Yannick Uytdenhouwen ◽  
...  

2016 ◽  
Vol 52 (73) ◽  
pp. 10988-10991 ◽  
Author(s):  
Shaobo Li ◽  
Zhaofeng Wang ◽  
Hanmei Jiang ◽  
Limei Zhang ◽  
Jingzheng Ren ◽  
...  

In this work, we presented a novel route to synthesize boron doped reduced graphene oxide (rGO) by using the dielectric barrier discharge (DBD) plasma technology under ambient conditions.


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

1996 ◽  
Vol 1 (1) ◽  
Author(s):  
Gerhard J. Pietsch

AbstractThe dielectric barrier discharge consists of numerous non-thermal microdischarges which are temporally and spatially distributed within the reactor volume. From a refined modeling of microdischarges, chemical reactions, and the interaction of discharges and process gas, the properties of the reactor can be evaluated. Quantitative results for the ozone generation process are presented.


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.


2015 ◽  
Vol 26 (4) ◽  
pp. 495-504 ◽  
Author(s):  
M.S.P. Sudhakaran ◽  
Jin Oh Jo ◽  
Quang Hung Trinh ◽  
Young Sun Mok

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