非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展

丁天英，劉景林，趙天亮，朱愛民

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非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展

丁天英1,2，劉景林1，趙天亮1，朱愛民1

（1大連理工大學(xué)等離子體物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連 116024；2大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心，遼寧大連 116024）

燃料氧化重整（部分氧化）為溫和的放熱反應(yīng)，其反應(yīng)速率快、能耗低，特別適用于在線制取氫氣或富氫氣體。大氣壓非熱等離子體為燃料氧化重整提供了一種應(yīng)用前景廣泛的新技術(shù)，展現(xiàn)了對(duì)燃料具有普適性、快速響應(yīng)和反應(yīng)器緊湊高效等優(yōu)點(diǎn)。綜述了大氣壓非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展，著重闡述了火花和滑動(dòng)弧放電產(chǎn)生的暖等離子體及其烴類燃料重整反應(yīng)器。與電暈和介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的冷等離子體反應(yīng)器相比，暖等離子體反應(yīng)器具有燃料轉(zhuǎn)化率高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。

等離子體；火花放電；滑動(dòng)弧放電；反應(yīng)器；燃料；制氫

引 言

烴類燃料重整制氫或富氫氣體包括3種類型重整反應(yīng)：濕重整[水蒸氣重整，式(1)]、干重整[二氧化碳重整，式(2)]和氧化重整[部分氧化，式(3)][1-2]

其中，濕重整和干重整為強(qiáng)吸熱反應(yīng)[3]，其缺點(diǎn)是反應(yīng)速率慢、能耗高，故不適用于燃料的在線重整制氫或富氫氣體。氧化重整為溫和的放熱反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速率快、能耗低，尤其適用于燃料的在線重整。實(shí)現(xiàn)氧化重整的常規(guī)方法是催化法，但是催化法存在催化劑的積炭失活、硫中毒和活性組分高溫流失等問題[4]。等離子體法是近年來發(fā)展的燃料重整新方法，其原理是等離子體電場(chǎng)加速的自由電子與反應(yīng)物分子碰撞使其激發(fā)、解離或電離，最終生成穩(wěn)定產(chǎn)物。等離子體法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)燃料具有普適性、快速響應(yīng)（便于隨啟隨停與動(dòng)態(tài)調(diào)控）和反應(yīng)器緊湊高效等[5]。因此，等離子體法燃料氧化重整是一種非常有前景的在線制氫或富氫氣體的方法[6]。

20世紀(jì)90年代，Bromberg等[7]最早研究了熱等離子體中CH4氧化重整。但是熱等離子體將氣體加熱到5000 K以上，能耗較高。隨后，等離子體中燃料氧化重整研究很快轉(zhuǎn)向了非熱等離子體。近年來，大氣壓非熱等離子體中的燃料重整反應(yīng)的研究非?；钴S[8-12]。文獻(xiàn)中所采用的大氣壓非熱等離子體可分為兩類：一類一般通過電暈（corona）和介質(zhì)阻擋放電（dielectric barrier discharge，DBD）產(chǎn)生，其電子密度（＜108cm-3）和氣體溫度（＜1000 K）較低，電子溫度（1～20 eV）較高，歸為冷等離子體（cold plasma）[13]；另一類主要通過火花（spark）和滑動(dòng)?。╣liding arc）放電產(chǎn)生，其氣體溫度和電子密度較高，分別達(dá)到1000～3000 K和1012～1013cm-3，電子溫度為1～3 eV，歸為暖等離子體（warm plasma）[14]。冷等離子體氣體溫度和電子密度不高，因此應(yīng)用于烴類燃料重整，反應(yīng)速率慢，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高，重整能量效率較低[15-16]。暖等離子具有較高氣體溫度和電子密度，重整反應(yīng)速率快，其應(yīng)用于烴類燃料氧化重整具有燃料轉(zhuǎn)化率高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)[4]。

本文先簡(jiǎn)述冷等離子體烴類燃料重整反應(yīng)器及其存在的問題，然后以火花和滑動(dòng)弧放電產(chǎn)生的暖等離子體及其烴類燃料重整反應(yīng)器為重點(diǎn)，綜述大氣壓非熱等離子體燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展。

本文中烴類燃料重整的燃料轉(zhuǎn)化率（）、產(chǎn)物（H2+CO）的能耗（energy cost）、能量密度（SEI）和能量效率（）分別定義如下

1 冷等離子體重整反應(yīng)器

電暈和介質(zhì)阻擋放電是冷等離子體重整反應(yīng)器的兩種主要放電方式。電暈放電出現(xiàn)在高曲率的尖端或細(xì)絲周圍，其產(chǎn)生極不均勻的弱電離等離子體（電離度小于10-11）[13]。 Sobacchi等[17]開展了電暈放電冷等離子體氧化重整異辛烷的研究。其采用的電暈放電等離子體反應(yīng)器如圖1所示，由接地的金屬管和其軸心接高壓的金屬絲構(gòu)成。由于電暈放電較弱，而且主要存在于高壓金屬絲附近，因此電暈放電等離子體反應(yīng)器中燃料轉(zhuǎn)化率很低。盡管該等離子體反應(yīng)器加熱到400℃，但異辛烷的轉(zhuǎn)化率也僅達(dá)6%左右。

圖1 電暈放電冷等離子體重整反應(yīng)器[17]

介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器通常由電極和電極之間的絕緣介質(zhì)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示[18]。由于電極間存在絕緣介質(zhì)，限制了單個(gè)放電通道注入能量的增長(zhǎng)，避免了放電向火花或電弧發(fā)展，從而形成大面積、均勻的絲狀放電區(qū)。Heintze等[18]采用圖2所示反應(yīng)器，開展了介質(zhì)阻擋放電冷等離子體氧化重整CH4的研究。在O2/CH4體積比為0.5、能量密度為40 kJ·mol-1和反應(yīng)溫度400℃條件下，獲得的CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到27%。該結(jié)果雖比電暈放電有所提高，但仍處于較低水平，而且其能耗高達(dá)1.9 MJ·mol-1?？梢?，冷等離子體重整反應(yīng)器面臨的主要問題是如何大幅提高轉(zhuǎn)化率和降低能耗。

圖2 介質(zhì)阻擋放電冷等離子體重整反應(yīng)器[18]

2 暖等離子體重整反應(yīng)器

2.1 火花放電

通常把電極之間氣隙擊穿形成的明亮細(xì)絲通道稱為火花放電?；鸹ǚ烹姙橐粋€(gè)短暫的過程，氣體擊穿后形成的火花放電經(jīng)過10-8～10-6s就可能向電弧放電轉(zhuǎn)變[19]。Luche等[20]設(shè)計(jì)了應(yīng)用于甲烷氧化重整的火花放電反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。兩根長(zhǎng)150 mm、直徑25mm的石墨錐位于反應(yīng)管軸心，相距10 mm。火花放電在石墨錐之間產(chǎn)生，引發(fā)重整反應(yīng)。為保證放電不受積炭影響，Luche等[20]設(shè)計(jì)的反應(yīng)器需要在O/C比高于0.6條件下運(yùn)行。

圖3 針-針火花放電反應(yīng)器[20]

本課題組研制的一種管-轉(zhuǎn)盤電極結(jié)構(gòu)的火花放電重整反應(yīng)器，由管狀的高壓電極和旋轉(zhuǎn)的圓盤狀接地電極[5,21-22]構(gòu)成[圖4 (a)]。反應(yīng)器由頻率為數(shù)千赫茲的交流高壓電源驅(qū)動(dòng)，高壓和接地電極之間氣體擊穿形成火花放電等離子體。其放電電壓和電流波形如圖4 (b)所示, 在正、負(fù)半周各出現(xiàn)一次火花擊穿，即當(dāng)施加電壓升至擊穿電壓時(shí)，發(fā)生火花擊穿，電壓快速下降，電流快速上升，形成火花放電脈沖。隨后，放電通道維持在較低的放電電壓和電流幾十微秒后隨電源高壓周期變化而熄滅。此反應(yīng)器有效避免了放電產(chǎn)生的積炭對(duì)放電的影響，可在低O/C比乃至無(wú)氧條件下穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)用于模擬生物氣（60% CH4+40% CO2）的復(fù)合重整，在CH4/CO2/O2體積比為3/2/0.7，能量密度503 kJ·mol-1條件下，其CH4和CO2轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到80%和67%，能耗為400 kJ·mol-1[21]。

圖4 管-轉(zhuǎn)盤火花放電反應(yīng)器和放電電壓與電流波形[5]

上述火花放電重整反應(yīng)器存在的問題是，放電通道能量過于集中，產(chǎn)生的等離子體反應(yīng)區(qū)體積太小，難以工業(yè)應(yīng)用。為此，本課題組設(shè)計(jì)研制了新型的火花罩（spark shade）等離子體反應(yīng)器[23][圖5 (a)]。該反應(yīng)器通過轉(zhuǎn)動(dòng)的接地電極，帶動(dòng)高壓電極和接地電極之間的火花通道繞石英管的軸心旋轉(zhuǎn)，形成具有大體積反應(yīng)區(qū)的火花罩等離子體。該反應(yīng)器采用高壓交流電源驅(qū)動(dòng)，放電的電壓和電流波形如圖5 (b)所示，電壓和電流均為頻率95 kHz的正弦波。采用該反應(yīng)器，在CH4/CO2/O2體積比為3/2/2和能量密度84 kJ·mol-1條件下，CH4和CO2轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到83%和35%，能耗降低至96 kJ·mol-1。采用本課題組自編的光譜擬合程序，對(duì)火花罩等離子體中該反應(yīng)體系的發(fā)射光譜進(jìn)行解析，獲得等離子體中OH的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度；通過氫原子巴爾默線系β譜線的Stark展寬，得出等離子體密度[24]。在CH4/CO2/O2體積比為3/2/2和能量密度84 kJ·mol-1條件下，OH的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度和等離子體密度分別為3100 K和9.6×1013cm-3。

圖5 火花罩等離子體反應(yīng)器和放電電壓與電流波形[23]

2.2 滑動(dòng)弧放電

除了火花放電，滑動(dòng)弧放電（gliding arc discharge）也是產(chǎn)生暖等離子體的一種常見放電方式[25-26]?；瑒?dòng)弧放電一般通過高速氣流推動(dòng)電弧在電極上快速滑動(dòng)，形成較大體積的等離子體反應(yīng)區(qū)。最初的滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器由Czernichowski[27]于1988年報(bào)道，采用刀片結(jié)構(gòu)，如圖6 (a)所示。反應(yīng)器由兩個(gè)相對(duì)放置的刀片電極構(gòu)成，電極上施加高壓后，氣體首先在最小間隙處擊穿形成電弧，然后電弧受底部吹出的高速氣流推動(dòng)而沿著電極快速滑動(dòng)，形成滑動(dòng)弧放電。從1994年開始，Czernichowski等[28]將該反應(yīng)器應(yīng)用于燃料重整，相繼研究了CH4、丙烷和甘油等燃料的氧化重整反應(yīng)，并將刀片滑動(dòng)弧反應(yīng)器由雙刀片改進(jìn)為多刀片結(jié)構(gòu)。刀片滑動(dòng)弧放電等離子體反應(yīng)器中，CH4氧化重整時(shí)，CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，相應(yīng)的能耗為22 kJ·mol-1。由于刀片結(jié)構(gòu)滑動(dòng)弧需要高速氣流推動(dòng)電弧在電極上快速滑動(dòng)，反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間非常短。為此，Bromberg等[29]報(bào)道了如圖6 (b)所示旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器（plasmatron），并研究了旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器中CH4的氧化重整。旋風(fēng)滑動(dòng)弧通過反應(yīng)器中旋轉(zhuǎn)的氣流推動(dòng)電弧在反應(yīng)器中旋風(fēng)式滑動(dòng)，延長(zhǎng)了氣體停留時(shí)間，增強(qiáng)了反應(yīng)物與等離子體的相互作用。旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器中CH4的轉(zhuǎn)化率達(dá)到89%，同時(shí)能耗降至7 kJ·mol-1[24]。隨后，F(xiàn)ridman等[30]報(bào)道了如圖6 (c)逆向旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器（GAT）。GAT采用彈簧電極作為引弧電極，通過對(duì)氣體流場(chǎng)的優(yōu)化，形成逆向旋風(fēng)，推動(dòng)電弧在電極上滑動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)物與等離子體的相互作用。該反應(yīng)器氧化重整的CH4轉(zhuǎn)化率可達(dá)到92%，同時(shí)能耗可降低至5 kJ·mol-1[8]。

圖6 刀片[27]、旋風(fēng)[29]、逆向旋風(fēng)[30]滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器

除了上述結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器，Lee等[31]也報(bào)道了一種與旋風(fēng)滑動(dòng)弧結(jié)構(gòu)類似的旋轉(zhuǎn)?。╮otating arc）反應(yīng)器。如圖7所示，反應(yīng)器采用錐形內(nèi)電極和筒狀外電極構(gòu)成，以交流高壓驅(qū)動(dòng)。該反應(yīng)器應(yīng)用于CH4氧化重整，其CH4轉(zhuǎn)化率接近100%，但其能耗較高（106 kJ·mol-1）。

圖7 旋轉(zhuǎn)弧反應(yīng)器[31]

A—cylindrical outer electrode; B—cone-shaped inner electrode; C—tip of inner electrode; D—end of outer electrod

雖然滑動(dòng)弧反應(yīng)器用于烴類燃料重整在國(guó)際上備受關(guān)注，但是國(guó)內(nèi)關(guān)于此方面的研究相對(duì)較少，起步較晚。本課題組設(shè)計(jì)了用于CH4氧化重整的旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器[32]，分析了旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器電極結(jié)構(gòu)、電極間距等反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)CH4氧化重整中CH4轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物收率和能量效率的影響。在O2/CH4體積比為0.6、能量密度94 kJ·mol-1條件下，CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到87%，能量效率達(dá)到50%。

旋風(fēng)滑動(dòng)弧具有高轉(zhuǎn)化率和低能耗的優(yōu)點(diǎn)，但是滑動(dòng)弧反應(yīng)器中烴類燃料重整的反應(yīng)過程非常復(fù)雜，所涉及的放電機(jī)制和等離子體反應(yīng)機(jī)理的研究非常缺乏。鑒于此，本課題組開展了千赫茲交流旋風(fēng)滑動(dòng)弧的放電特性研究，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖8所 示[24,33]。該反應(yīng)器中，不銹鋼棒作為內(nèi)電極并與電源高壓輸出端相連，不銹鋼圓筒作為外電極并與地線相連。氣體經(jīng)底部小孔切向進(jìn)入反應(yīng)器并推動(dòng)弧通道沿器壁滑動(dòng)。

圖8 本課題組設(shè)計(jì)的旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器[24]

圖9給出了氣體流量為2 L·min-1，水汽含量為0.63%時(shí)，30 kHz旋風(fēng)滑動(dòng)弧的放電電壓和電流的波形圖。與傳統(tǒng)的刀片式放電電流波形（鋸齒形）不同，該反應(yīng)器滑動(dòng)弧放電電流波形變化較平滑，且擊穿電壓低，因而更易維持。

圖9 放電電壓和電流波形圖[24]

圖10 (a)給出了時(shí)間分辨的OH(-)、N2(-)和(-)發(fā)射光譜強(qiáng)度，其強(qiáng)度隨時(shí)間的演化與圖9中放電電流的變化趨勢(shì)一致。而OH的輻射強(qiáng)度，在放電熄滅階段雖有所較低，但一直維持較高的基值。這主要?dú)w因于亞穩(wěn)態(tài)與水分子的碰撞是產(chǎn)生OH的重要途徑。圖10 (b)給出了N2分子時(shí)間分辨的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度。其中，N2分子振動(dòng)溫度在4300 K左右，而轉(zhuǎn)動(dòng)溫度在2200 K左右。由于滑動(dòng)弧放電具有非平衡性，并且具有較高的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度，因而應(yīng)用于燃料重整可獲得高的轉(zhuǎn)化率和低的能耗。

圖10 時(shí)間分辨的發(fā)射光譜強(qiáng)度和N2振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)溫度[24]

Yan等[34-35]在國(guó)內(nèi)較早開展了滑動(dòng)弧等離子體的應(yīng)用研究，設(shè)計(jì)了正向和逆向旋風(fēng)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器，并報(bào)道了交流高壓驅(qū)動(dòng)的正向旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器中CH4氧化重整制富氫氣體的研究結(jié)果[34]：在O2/CH4體積比為0.6，電壓10 kV，流量12 L·min-1條件下，所需的能耗為212 kJ·mol-1。

3 烴類燃料氧化重整轉(zhuǎn)化率和能耗的對(duì)比

烴類燃料重整的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是燃料的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物（H2+CO）的能耗。一般能耗隨轉(zhuǎn)化率的升高而驟增，因此比較不同等離子體反應(yīng)器對(duì)燃料氧化重整的效能時(shí)，需將燃料的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的能耗結(jié)合在一起進(jìn)行分析。圖11為不同反應(yīng)器中燃料氧化重整能耗與轉(zhuǎn)化率的對(duì)比（其反應(yīng)條件見表1）。由圖可知，電暈和介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的冷等離子體應(yīng)用于燃料氧化重整，不僅轉(zhuǎn)化率低，而且能耗非常高。即使它們與催化劑相結(jié)合，燃料轉(zhuǎn)化率也未超過30%，而且每摩爾產(chǎn)物氣的能耗高達(dá)MJ量級(jí)。本課題組研發(fā)的管-轉(zhuǎn)盤火花放電和火花罩等離子體反應(yīng)器，可實(shí)現(xiàn)燃料的高效轉(zhuǎn)化。即使應(yīng)用于含高濃度CO2生物氣的氧化重整，其CH4轉(zhuǎn)化率也遠(yuǎn)高于冷等離子體，而且能耗較低。目前已報(bào)道的暖等離子體反應(yīng)器中，逆向旋風(fēng)GAT反應(yīng)器應(yīng)用于CH4氧化重整時(shí)合成氣能耗最低，僅有5 kJ·mol-1，比冷等離子體約低3個(gè)量級(jí)。但對(duì)生物氣的氧化重整，由于滑動(dòng)弧放電需要高速氣流推動(dòng)電弧快速滑動(dòng)，其能量密度不高，所以生物氣的總碳轉(zhuǎn)化率（尤其是CO2轉(zhuǎn)化率）低。

由于滑動(dòng)弧放電在燃料氧化重整中具有快速、高效、燃料轉(zhuǎn)化率高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，美國(guó)MIT的Cohn團(tuán)隊(duì)于1999～2005年間開展了將其應(yīng)用于車用燃料在線重整制富氫氣體以改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒性能，同時(shí)一部分富氫氣體作為脫除尾氣中NO的還原劑。此技術(shù)現(xiàn)已轉(zhuǎn)讓給ArvinMeritor公司，目前ArvinMeritor公司正在開發(fā)此技術(shù)并將其商業(yè)化。該技術(shù)采用的滑動(dòng)弧反應(yīng)器和裝載該反應(yīng)器的汽車如圖12所示。該滑動(dòng)弧反應(yīng)器可直接由車內(nèi)12 V或24 V電壓供電，經(jīng)變壓器升壓放電產(chǎn)生等離子體。其額定功率為250 W，可產(chǎn)生氫氣濃度為22%的富氫氣體。采用該富氫氣體脫除NO，脫除效率達(dá)到90%[38]。

圖12 ArvinMeritor公司開發(fā)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器和裝載該反應(yīng)器的測(cè)試汽車[38]

Fridman等[39-40]對(duì)逆向旋風(fēng)滑動(dòng)弧反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)，以柴油和航空燃油JP-8為燃料，并將等離子體重整和燃料電池技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套10 kW量級(jí)的等離子體重整發(fā)電機(jī)，如圖13所示。該反應(yīng)器采用直流高壓驅(qū)動(dòng)，用于燃料的重整，其能量效率高達(dá)80%。等離子體重整發(fā)電機(jī)由兩個(gè)滑動(dòng)弧反應(yīng)器和一套10 kW的固體氧化物燃料電池構(gòu)成。由于滑動(dòng)弧等離子體重整器結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)系統(tǒng)體積小，是一種非常有前景的便攜發(fā)電機(jī)。

圖13 滑動(dòng)弧反應(yīng)器和等離子體重整器（JP-8，Ceramatec公司）[39-40]

4 結(jié) 論

大氣壓非熱等離子體反應(yīng)器應(yīng)用于烴類燃料重整具有抗積炭、抗硫、快速高效、瞬態(tài)響應(yīng)和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。本文綜述了大氣壓非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展，對(duì)不同反應(yīng)器中烴類燃料氧化重整反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析?；鸹ê突瑒?dòng)弧放電產(chǎn)生的暖等離子體應(yīng)用于烴類燃料氧化重整，燃料轉(zhuǎn)化率高并且能耗低，是一種非常有前景的重整技術(shù)。目前，暖等離子體燃料氧化重整展示了誘人的工業(yè)應(yīng)用前景，但大部分工作尚處于研發(fā)階段。其中，等離子體反應(yīng)器的改進(jìn)與優(yōu)化是研發(fā)工作的重點(diǎn)。另外，電極與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對(duì)重整反應(yīng)的影響機(jī)制以及等離子體與催化劑的協(xié)同作用等應(yīng)用基礎(chǔ)方面的研究工作也需進(jìn)一步加強(qiáng)。

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Progress of non-thermal plasma reactors for oxidative reforming of hydrocarbon fuel

DING Tianying1,2, LIU Jinglin1, ZHAO Tianliang1, ZHU Aimin1

(Laboratory of Plasma Physical ChemistryDalian University of TechnologyDalianLiaoningChina;Engineering Training CenterDalian University of TechnologyDalianLiaoningChina

Oxidative reforming (partial oxidation) of fuel is mildly exothermic and has the advantages of fast reaction and low energy cost, which is especially suitable for on-line production of H2or H2-rich gas. Atmospheric-pressure non-thermal plasma provides a very promising new technology for oxidative reforming of fuel with significant advantages of feed flexibility, fast response, and compact, efficient reactor. The recent developments of atmospheric pressure non-thermal plasma reactors for oxidative reforming of hydrocarbon fuel are reviewed. The warm plasma generated by spark and gliding arc discharges and its fuel reforming reactors are presented. Compared with the reactors of cold plasma generated by corona and dielectric barrier discharges, the warm plasma reactor exhibits high fuel conversion as well as low energy cost.

plasma; spark discharge; gliding arc discharge; reactor; fuel; hydrogen production

2014-07-28.

Prof.ZHU Aimin, amzhu@dlut.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20141133

TQ 203.9

A

0438—1157（2015）03—0872—08

國(guó)際科技合作與交流專項(xiàng)項(xiàng)目（2013DFG6006）。

2014-07-28收到初稿，2014-12-01收到修改稿。

聯(lián)系人：朱愛民。第一作者：丁天英（1969—），女，工程師。

supported by the International Science & Technology Cooperation Program of China (2013DFG6006).