● 摘要
随着私人汽车拥有量的增加，由汽车排放尾气造成的环境污染问题越演越烈。因此，现代汽车工业需要一种崭新的技术，使汽车既能方便人们的日常出行，同时又对环境无污染或可显著减少污染物排放。而车载制氢技术被认为是可以满足以上要求的技术之一。因此，采用等离子体制氢方法的研究逐渐成为热点，但这些研究中多采用点对点的放电形式，存在氢产率较低等问题，因此本文采用面放电形式的介质阻挡放电，试图提高系统的产氢效能。
本文采用自行设计及加工的介质阻挡放电（DBD）等离子体富氢气体制备设备，进行了甲烷部分氧化重整制氢实验，分别研究了电源参数、反应器结构参数、电极材料、反应腔内阻挡介质等对系统产氢效能的影响。相关实验结果表明：（1）电源参数能有效提高系统的产氢效能，但是输入电压的增大会导致能耗的明显增加，因此对于车载制氢系统来说，调节电源参数并不具有明显的优势。（2）电极参数对于H2选择性的影响不大，但是在同样的输入功率下可以提高CH4的转化率和氢产率。因此，寻求经济适用的电极材料对于车载制氢系统来说具有一定的可行性。（3）放电区间的参数对CH4的转化率影响较大，并且具有很强的可操作性。因此在介质阻挡放电等离子体反应器的优化设计时，应将放电区间参数作为重要的考虑因素。（4）调节反应物的参数对于氢产率和CH4的转化率有较大的影响。较低的气体流速可以极大的提高转化率，但是流速太低时，气压太小，无法通过反应腔。适当的氧碳比可以得到最佳的产氢效能，即CH4的转化率和氢产率达到最大值。（5）填充阻挡介质对于甲烷转化率和氢产率的影响是最明显的，尤其是不同介电常数的介质对于甲烷转化率的影响很明显。因此今后的实验工作应该把重点放在寻求一种具有最佳介电常数的介质。
本文通过优化分析介质阻挡放电等离子体反应器结构及工作参数，为提高系统的产氢效能以及车载制氢系统的开发提供了理论基础。