- Код статьи
- 10.31857/S0002337X24030197-1
- DOI
- 10.31857/S0002337X24030197
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 60 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 401-406
- Аннотация
- Известные вычислительные реализации экстремального принципа химической термодинамики, используемые для анализа равновесной плазмы [1], распространены на описание стационарно-неравновесных состояний низкотемпературной плазмы (НТП) на основе физической модели энергетической избыточности частично независимых подсистем (электронной и колебательной) с температурами Тe и Тv относительно Т. На статистическом уровне введены “многотемпературные” функции компонентов НТП, которые в рамках метода минимизации энергии Гиббса позволяют прогнозировать условия образования конденсированных веществ (материалов) из НТП. Результаты моделирования состава поддерживаемой СВЧ-излучением гиротрона неизотермической плазмы в смеси CO2 + Ar с использованием экспериментально найденной электронной температуры Тe = 0.7 эВ = 8120 К подтверждают достигнутую на практике 30%-ную степень конверсии CO2 при Т = 1900 К, что на 700 К снижает температуру разложения CO2 в сравнении с расчетом термической плазмы. Проверено совпадение рассчитанного состава плазмы с экспериментом, выявлено влияние плазмообразующего газа Ar на характеристики плазмы и условия разложения CO2, а также предсказано отсутствие конденсированного углерода в продуктах его разложения.
- Ключевые слова
- низкотемпературная неравновесная плазма конверсия СО2
- Дата публикации
- 14.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 1
Библиография
- 1. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том. Книга 1. М.: Наука, 2000. 585 с.
- 2. Kozák T., Bogaerts A. Evaluation of the Energy Efficiency of CO2 Conversion in Microwave Discharges Using a Reaction Kinetics Model // Plasma Sources Sci. Technol. 2015. №. 24 P. 015024. https://doi.org/10.1088/0963-0252/24/1/015024
- 3. Kozák T., Bogaerts A. Splitting of CO2 by Vibrational Excitation in Non-Equilibrium Plasmas: A Reaction Kinetics Model // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. № 23. P. 045004. https://doi.org/10.1088/0963-0252/23/4/045004
- 4. Adamovich I., Agarwal S., Ahedo E., Alves L.L., Baalrud S., Babaeva N., Bogaerts A., Bourdon A., Bruggeman P.J., Canal C., Choi E.H., Coulombe S., Donkó Z., Graves D.B., Hamaguchi S., Hegemann D., Hori M., Kim H-H., Kroesen G.M.W., Kushner M.J., Laricchiuta A., Li X., Magin T.E., Mededovic Thagard S., Miller V., Murphy A.B., Oehrlein G.S., Puac N., Sankaran R.M., Samukawa S., Shiratani M., Šimek M., Tarasenko N., Terashima K., Thomas Jr E., Trieschmann J., Tsikata S., Turner M.M., van der Walt I.J., van de Sanden M.C.M, von Woedtke T. The 2022 Plasma Roadmap: Low Temperature Plasma Science and Technology // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. № 55. P. 373001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac5e1c
- 5. Белов Г.В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы. М.: Науч. мир, 2002. 181 с.
- 6. Кутьин А.М., Кацнельсон К.М., Медвецкая В.Ю. Метод расчета равновесных и условно-равновесных состояний многокомпонентных гетерогенных систем // Тез. докл. V1 Всес. школы-семинара “Применение мат. методов для описания и изучения физ.-хим. равновесий”. Новосибирск, 1989. С. 65–66.
- 7. Shi Nguyen-Kuok. Theory of Low-Temperature Plasma Physics // Springer Series on Atomic, Optical, and Plasma Physics. 2017. V. 95. P. 495. https://doi.org/10.1007/978-3-319-43721-7
- 8. Синярев Г.В., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М.: Наука, 1982. 263 с.
- 9. Иориш В.С., Белов Г.В., Юнгман В.С. Программный комплекс ИВТАНТЕРМО для Windows и его использование в прикладном термодинамическом анализе: Препринт ОИВТАН № 8 – 415. М. 1998. 56 с.
- 10. Oppermann H., Stöver G., Wolf E. Die Sublimation und Thermische Zersetzung von TeJ4 und die Existenz von TeI2 in der Gasphase // Z. Anorg. Allg. Chem. 1976. V. 419. P. 200–212. https://doi.org/10.1002/zaac.19764190303
- 11. Циглер Г. Экстремальные принципы термодинамики необратимых процессов и механика сплошной среды. М.: Мир, 1966. 135 с.
- 12. Воронин Г.Ф. Основы термодинамики. М.: Изд-во МГУ, 1987. 192 с.
- 13. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: в 4 т. 3 изд. Т.1. Кн.1. М.: Наука, 1978. 496 с.
- 14. Кубо Р. Статистическая механика. М.: Мир, 1967. 452 с.
- 15. ИВТАНТЕРМО для WINDOWS термодинамическая база данных и программное обеспечение для ПК, версия 3.0. М.: ТЕРМОЦЕНТР РАН, 1992–2005.
- 16. Mansfeld D., Sintsov S., Chekmarev N., Vodopyanov A. Conversion of Carbon Dioxide in Microwave Plasma Torch Sustained by Gyrotron Radiation at Frequency of 24 GHz at Atmospheric Pressure // J. CO2 Util. 2020. V. 40. P. 101197. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2020.101197
