Conversion of carbon dioxide in low-pressure plasma

Abstract

The paper reports the results of experimental study of efficiency of carbon dioxide conversion to CO and O₂ in gas-discharge plasma at low gas pressure. The inductively coupled plasma source operates at 13.56 MHz in the RF power range 5…500 W. Pure CO₂ at pressure of 1…100 mTorr is fed into the plasma while the internal composition of atomic and molecular species is estimated using optical emission spectroscopy. Using the mass spectrometry method, the dependencies of the conversion rate and the energy efficiency of carbon dioxide conversion on the gas pressure and the power deposited in the discharge was measured. The maximum achieved conversion rate is 82 %, while the energy conversion efficiency is up to 50 %.

Представленo результати експериментальних досліджень ефективності конверсії двоокису вуглецю в СО і О₂ у газорозрядній плазмі за низького тиску газу. Джерело індуктивно зв'язаної плазми працювало на частоті 13,56 МГц у діапазоні потужності 5…500 Вт. Чистий CO₂ подавався в плазму при тиску 1…100 мТорр, а склад атомних і молекулярних частинок оцінювався з використанням спектроскопії оптичного випромінювання. Використовуючи метод мас-спектрометрії, були виміряні залежності скорості конверсії та енергетичної ефективності конверсії двоокису вуглецю від тиску газу і потужності, що вводиться в розряд. Максимально досягнутий коефіцієнт конверсії становить 82%, а енергетична ефективність ~ до 50 %.

Представлены результаты экспериментальных исследований эффективности конверсии двуокиси углерода в СО и О₂ в газоразрядной плазме при низком давлении газа. Источник индуктивно связанной плазмы работал на частоте 13,56 МГц в диапазоне мощности 5…500 Вт. Чистый CO₂ подавался в плазму при давлении 1…100 мТорр, а состав атомных и молекулярных частиц оценивался с использованием спектроскопии оптического излучения. Используя метод масс-спектрометрии, были измерены зависимости скорости конверсии и энергоэффективности конверсии двуокиси углерода от давления газа и мощности, вводимой в разряд. Максимально достигнутый коэффициент конверсии составляет 82%, а энергетическая эффективность преобразования энергии ~ до 50 %.