● 摘要
氢气可用于掺氢发动机，提高燃烧速度、减少有害排放；也可作为还原气体用于汽车后处理装置，降低转化温度、提高转化效率；并且还可作为质子交换膜燃料电池电动汽车的燃料。但是廉价、高效、实用的制氢技术制约了氢气和富氢气体的应用。本文研究了火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的反应特性，旨在为等离子体重整制氢提供新途径，论文的主要工作由如下6个方面组成。用元素势能法对二甲醚部分氧化重整制氢进行了热力学分析。在定压绝热条件下计算了产物中各组分的体积百分含量随空醚比（0.5～4）和压强（0.1～0.5MPa）的变化关系，确定了二甲醚部分氧化重整制氢的理论最佳操作参数。开发了火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的实验装置，其中，火花放电等离子体发生器为自行设计的装置，并设计了一套可实时监控放电过程的测量装置，对放电电压、电流等物理参数进行了测量。在常温常压下研究了电源电压、放电频率、电弧长度、电极直径、空醚比（摩尔比）、DME流量等操作参数对生成气体的体积百分含量、氢产率及制氢能耗的影响规律，为火花放电等离子体车载制氢系统的设计与优化提供了理论依据。用CHEMKIN 4.1建立了火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的反应动力学模型，将计算结果与实验结果进行了对比，结果表明该模型可用于火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的反应动力学研究。用敏感性分析法对火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的详细机理进行了简化，简化后的机理包括16个组分和12个基元反应，并且简化机理与详细机理的计算结果非常接近，表明该简化机理可用于火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的反应动力学计算。用反应速率分析法对二甲醚部分氧化重整制氢在火花放电条件下的反应路径进行了分析，得到火花放电等离子体二甲醚部分氧化重整制氢的链传递过程，并分析了生成H2、CO、CH4和CO2的影响因素。