第36卷，第3期 2016年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究孙冰，王波，朱小梅，严志宇，刘永军，刘
慧
大连海事大学环境科学与工程学院，辽宁大连116026
Vol. 36,No. 3, pp823-826
March，2016
摘要氢能作为一种高热值、无污染的清洁能源日渐受到国内外专家学者的追捧。微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景，为氢能的研究开发开辟了一条新的途径。通过对乙醇制氢发射光谱分析，有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨，为进一步改进微波液相放电制氢技术定基础。本文采用 2.45GHz频率微波在液相醇类中放电实现了微波液相等离子体制氢，并借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究。研究结果显示；微波液相放电乙醇制氢过程中，能产生大量的H，O，OH， CH，C等活性粒子；乙醇放电光谱中OH自由基、H自由基和O白由基的光谱强度要远大于纯水中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度；高能粒子打开水分子中的O一H键，脱氢制氢的过程较乙醇分子难度要大，因此在微波乙醇放电制氨过程中，氢气的来源主要是乙醇分子的脱氨重组，水分解产氢的贡献度较低；在外界压力与温度一定的条件下，OH，H，O自由基的发射光谱强度随着功率的增加显著增强，面 CH和C活性粒子发射光谱强度则出现减弱趋势，这表明较大的微波功率不仅使产生的高能粒子的能量增
加，同时高能粒子的密度也有所增加，导致较多的CH和C基团被充分撞打开。关键词微波液相放电；光谱强度；乙醇制氢；微波功率
中图分类号：0461.2
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)03-0823-04
等离子体密度较低的短板，因此，利用微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景，为氢能的研究开发开辟了
在非可再生能源日益穷竭和现代社会对能源需求日益强盛的现实矛盾面前，可再生清洁能源的充分开发利用已经逐步得到了社会的重视，但类似于风能、水能、太阳能等可再生能源由于存在地域性和时域性等瓶颈间题，因而新型清洁能源的开发和利用追在眉睫。氢能是一种高热值、无污染的清洁能源，其热值可以达到142.35kJ·g"，接近汽油热值的3倍，而且氢气在燃烧时只产生水，不会向大气当中排放任何污染尾气，因此被认为是将来取代化石燃料的理想能源，其充分的开发利用为解决未来能源危机问题带来了曙光，但同时在研究开发的过程上也充满了挑战。目前，氢气的制取方法主要包括：催化重整制氢[1-}]、水分解制氢34]、生物质制氢(≤4)以及非热放电制氢。
非热放电制氢是一种新兴制氢方法[-1]，目前国内外诸多学者都尝试利用介质阻挡放电、滑动弧放电、隔膜辉光放电等非热放电技术进行制氢。微波液相放电技术是近几年开发利用的一项新兴非热放电技术]，由于其在液相中直接放电产生等离子体，等离子体密度较高，弥补了气相放电中
收稿日期：2014-12-03，修订日期：2015-04-16
一条新的途径。采用2.45GHz频率微波在液相醇类中放电实现微波液相等离子体制氢，借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究，同时研究了微波输人功率对乙醇水溶液中发射光谱的影响，通过对乙醇制氢发射光谱分析，有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨，为进
一步改进微波液相放电制氢技术莫定基础，实验部分
图1为实验装置图。反应器为阅筒形结构，直径为15 cm，高16cm，实验中，采用的是额率为2450MHz功率为 0～1000W可调的微波发生器，产生的微波经环形器、三销钉、波导组件传导后，由同轴电缆传导至反应器电极。微波放电电极由内导体、陶瓷管、硅胶、外导体组成，内导体外径为2mm，外导体的内径为8mm，内导体项端与陶瓷管项端齐平且高于硅胶和外导体。由于大量微波能量的输人，使得放电电极尖端产生放电，形成等离子体。实验过程中液体为8%体积分数的乙醇水落液。反应器内部压力用干式真空
基金项目：国家自然科学基金项目(10875019，41005079)和中央高校基本科研业务费项目资助作者简介：孙冰，1961年生，大连海事大学环境科学与工程学院教授
e-mail;sunb88@dlmu edu.cn
万方数据