UM: Redefining the microwave plasma-mediated CO2 reduction efficiency limit: the role of O–CO2 association

Artikel

Samenvatting

De reductie van CO2 naar CO voor duurzame brandstofproductie wordt bestudeerd in hoogtemperatuur (>3500 K) magnetronplasma. Ramanverstrooiing en chemische kinetische modellering onthullen chemiesnelheden met ruimtelijke resolutie die eerder gerapporteerde piekenergie-efficiëntiewaarden van 50% verklaren. De noodzakelijke productafschrikking wordt vastgesteld door snelle transport in de kern, met frequenties van 105 s–1, wat een snelle massa- en energieoverdracht tussen producten en grondstof CO2 faciliteert. Bovendien leidt de resulterende chemische non-equilibrium tot aanvullende CO2 dissociatie in O–CO2 associatie, een reactie verantwoordelijk voor tot 45% van de CO-productie. Drie verschillende thermische chemiesets worden aangeroepen om dit beeld kwalitatief te bevestigen. Het wordt getoond hoe deze een gebrek aan voorspellende nauwkeurigheid hebben in het bestudeerde hoge gastemperatuurregime, wat aangeeft dat nieuwe CO2 chemiesnelheidscoëfficiënten zeer wenselijk zijn. Het verbeteren van reactorontwerp met de geïdentificeerde verbeteringsmechanismen in gedachten kan de efficiëntie verhogen tot de nieuw gedefinieerde thermische limiet van 70%.