פלזמה מיקרוגל לא שיווי משקל עבור כימיה יעילה טמפרטורה גבוהה

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להמיר או להפעיל מולקולות יציבות כגון פחמן דו חמצני, חנקן, מתאן או מים באמצעות כור פלזמה במיקרוגל. ניתן להשתמש בשיטה זו כדי למדוד את האנרגיה והיעילות המתכנסת של כור הפלזמה במיקרוגל. ניתן להשתמש במדידות אלו כדי לייעל את תנאי הכור ולשפר את היעילות.

היתרון העיקרי של כור זרימת הפלזמה הוא שזמני ההפעלה להנעת תהליכים כימיים רציפים הם בסולם זמן השניות. אופי שיווי המשקל התרמי של המיקרו-כור מאפשר יעילות מעל גבול שיווי המשקל התרמודינמי של 55%, שהיא היעילות הגבוהה ביותר שניתן להשיג עם המרה תרמית סטנדרטית. כדי להתחיל בהגדרת מערכת הפלזמה במיקרוגל, חבר מגנטרון של קילוואט אחד למבודד כוח עם עומס מים מחובר.

חבר את המבודד למקלט בעל שלושה גבעים. חבר מוליך מיקרוגל לטיונר, התקן קצר הזזה לכיוון צמצם 24 מילימטר לקצה מוביל הגל. הכנס צינור כבל לתוך המוליך וחבר את הצינור לאוגני kf ואקום וכניסת גז עדינה לעשרה.

חבר לצינור, שסתום מצערת בסדרה עם משאבת ואקום. חבר שסתום קיצור במקביל לשסתום המצערת כדי לעבור בין לחצים נמוכים וגבוהים. ניתן להשתמש בשסתום הקיצור כדי לעבור ללחץ נמוך להצתת פלזמה מבלי לשנות את הגדרת המצערת.

חבר את מקור הפחמן הדו חמצני לכניסת הגז באמצעות בקר זרימת מסה. לאחר מכן, הפעל את מערכת קירור המים של מגנטרון. ודא כי צג הקרינה וגלאי הגז ממוקמים סביב מכלול הפלזמה במיקרוגל.

ודא שתנאי הכור מתאימים להצתה של פלזמה, ולאחר מכן, הגדל ידנית את רמת הספק המקור עד שהפלזמה נדלקת. כוונן את מקלט שלושת הבדלים כדי למזער את ההספק המוחזר. לאחר מכן, כבה את הפלזמה.

לאחר מכן, הרכיב לייזר 532 ננומטר כשהקרן מכוונת לאורך צינור הכבל. התקן חלונות ברוסטר או נגד השתקפות המצופים ל-532 ננומטר בכניסה וביציאה של הצינור. יישר את הלייזר ובנה את השלכת הקרן בסוף הגדרת הוואקום.

מקד את הלייזר למרכז מוביל הגל, ולאחר מכן, לחץ על הכור עם גז CO2 ללחץ גבוה יותר מזה שישמש במדידה. אם מתרחשת התמוטטות לייזר, הפחת את עוצמת הלייזר. התקן בלבול בצינורות הוואקום, הרכיב עדשה בקו אחד עם צמצם של 24 מילימטר בקצר ההזזה ומקד את האור שנאסף על סיב אופטי בקוטר 400 מיקרומטר.

השתמש בסיב כדי לכוון את האור לחריץ הכניסה של ספקטרומטר מותאם אישית ולמדוד את עוצמת האור המפוזר. חזור על המדידה על פני סדרה של לחצים יורדים וודא שיחס עוצמת הלחץ הוא ליניארי. כוונן את הספקטרומטר כדי למקסם את העוצמות הנמדדות.

חבר את התא בסדרה עם פליטת הגז והתקן את חלון הסידן פלואוריד משני קצות התא. הנח את התא בתא דגימה של ספקטרומטר FTIR עם חלונות הסידן פלואוריד בקו אחד עם קרן ה-IR. השתמש באורך מספיק של צינורות כדי להבטיח שהגז בתא יהיה בשיווי משקל כימי.

כוונן את רווח אות ה-FTIR, עד שהעוצמה תהיה קרובה ככל האפשר למקסימום מבלי לחרוג ממנה. תצוגה מקדימה של הגרם האינטרפרי, לאחר מכן, כבה את זרימת הגז ופנה את התא. רכוש ספקטרום רקע.

לאחר מכן, לחץ על המערכת עם גז CO2 לכמיליבר אחד והצית את הפלזמה. רכוש ספקטרום בטווח של 2, 400 עד 2, 000 סנטימטרים הדדיים באמצעות 10 ממוצעים. קבע את שבר נפח הפחמן החד-חמצני, באמצעות מסד הנתונים של HITRAN כדי להתאים לקווי CL הנמדדים.

בעת התאמת ספקטרום, הקפד שפונקציית המכשיר מיושמת כספקטרום שידור, ולא ספקטרום הספיגה. כלול מופע לחץ של CO, ברולין על ידי CO2, כולל רק הרחבה עצמית עלולה לגרום לשגיאות גדולות עד 20%כדי לבצע מדידות NC2 FTIR, הכנס צינור ספיר למוביל גל עם מערכת ואקום מיושרת אנכית. מקם ספקטרומטר FTIR כך שמוביל הגל יתייצב בתא הדגימה ויכסה את קירות החדר בחומר סופג מיקרוגל.

הגדר את ה-FTIR לשימוש ב-100 ממוצעים לפחות כדי להפחית את התנודות בפלזמה. רכוש ספקטרום בטווח של 2, 400 עד 1, 800 בסנטימטרים פסוקים. תקן את הספקטרום לספיגה תלוית טמפרטורה של ספיר לפני הניתוח.

נמצא כי המרת ה-CO גדלה באופן ליניארי עם כניסת חשמל בטווח לחצים בקצב זרימה קבוע של 14 SLM. הקשר הליניארי הצטמצם בלחצים גבוהים יותר, הפלזמה נמצאה כממירה CO2 ל-CO עם יעילות אנרגטית של עד 49%, הדומה ליעילות התרמודינמית המקסימלית. המרת CO גדלה באופן ליניארי עם אנרגיה ספציפית לכ-2.2 אלקטרון וולט למולקולה.

ריכוז CO נמדד על ידי ספקטרוסקופיה של ספיגת IR של פליטת הגז. הריבוע הקטן ביותר הוחל על נתוני ה-FTIR, וכתוצאה מכך המרה מחושבת של 14.7% ב-299.36 קלווין, טמפרטורת הגז של מרכז הפלזמה, נקבעה ממדידות הפיזור של NC2 ריילי, שנלקחו בעוצמות ולחצים שונים. השפעת ההתכנסות של תומסון חושבה כזניחה בהתבסס על חתכי הרוחב הדיפרנציאליים עבור ההתכנסות של ריילי ותומסון ודרגת היינון החזויה.

מדידות ה-NC2 FTIR נלקחו בתנאים שבהם ייצור ה-CO היה זניח ונעשה בו שימוש חוזר כדי לחקור את דינמיקת הפלזמה של CO2, מודל המבוסס על ממשק התכנות של השלכת מגמה גבוהה, יושם כדי לקבוע את טמפרטורות הרטט המתאימות למצבים הנורמליים של הרטט. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד להפעיל מיקרו-כור זורם וכיצד לנתח את המוצרים שנוצרו. כור הפלזמה הזורמת אידיאלי לעיבוד מולקולות יציבות.

על ידי ביצוע הליך זה, ניתן לעבד גזים אחרים, כמו מים, חנקן ומתאן. להמרה יעילה באמת, ללא שיווי משקל, יש לשמור על הטמפרטורה נמוכה ככל האפשר, כדי למנוע כיבוי של מולקולות מעוררות רעידות.