Influencia del tiempo de residencia en la conversión del dióxido de carbono en un sistema de descargas de barrera dieléctrica

Resumen

Se presenta un estudio sobre la importancia del tiempo de residencia, también llamado de permanencia, de un gas dentro de un gap de descarga de barrera de dieléctrico, para el tratamiento del dióxido de carbono CO2, el cual es un gas contaminante. Junto al CO2, se adicionó hidrógeno H2 para conformar la atmósfera de reacción de la descarga. Se estudió el comportamiento de la potencia entregada al sistema en función de la tensión de operación, utilizando alúmina y cuarzo como dieléctricos. También se estudió la conversión del CO2 en función del tiempo de residencia para tres diferentes composiciones de la mezcla CO2 + H2, para tres diferentes valores de potencia eléctrica activa suministrada al sistema y para tres diferentes valores de frecuencia de operación, utilizando alúmina como dieléctrico. El porcentaje de conversión del CO2 en las condiciones de trabajo fijadas, se incrementó al aumentar el tiempo de residencia, independientemente de la composición de la mezcla de los dos gases, de la potencia eléctrica y de la frecuencia de operación, encontrando los valores más altos para la menor cantidad de CO2 en la mezcla, para la mayor potencia suministrada y para la menor frecuencia de operación.

Palabras clave

tiempo de residencia;, descarga de barrera de dieléctrico;, conversión del CO2;, potencia eléctrica;, frecuencia de resonancia

Biografía del autor/a

Eduin Yesid Mora-Mendoza

Ingeniero Electromecánico, Doctor en Ingeniería y Ciencia de los Materiales

Armando Sarmiento-Santos

Físico, Doctor en Ciencias e Ingeniería de los Materiales

Francy Mayoli Casallas-Caicedo

Ingeniera Electromecánica, Magíster en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Referencias

Chong-Lin Song. (2008). Simultaneous removals of NOx, HC and PM from diesel exhaust. Journal of Hazardous Materials, 166, 523-530.

Duan, X. (2015). Effect of dielectric Packing materials on the decomposition of carbon dioxide using DBD microplasma reactor. AIChE Journal, 61(3), 898- 903.

Eliasson, B. F. (1992.). Hydrogenation of C02 in a Silent Discharge. Corporate Research Report CRB-92-002 C.

Hongqun Yang, Z. X. (2008). Progress in carbon dioxide separation and capture: A review. Journal of Environmental Sciences, 20, 14-27.

Hyung Keun Song, J.-W. C.-K. (2004). Synthesis gas production via dielectric barrier discharge. Catalysis Today, 89, 27-33.

Indarto, A. (2007). Hydrogen production from methane in a dielectric barrier discharge. Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers, 39, 23-28.

Massines, N. G. (2005). Glow and Townsend dielectric barrier discharge in. Plasma Phys. Control. Fusion, 47, 577-588.

Mikkelsen, M. J., Jorgensen, M., & Krebs., M. (2010). The teraton challenge. A review of fixation and transformation of carbon dioxide. Energy & Environmental Science, 3 (1), 43-81.

Mora-Mendoza, E. Y., Sarmiento-Santos, A., & Casallas-Caicedo, F. M. (2014). Implementación de un sistema de tratamiento con plasma para gases utilizando una celda de descarga de barrera de dieléctrico. Revista de investigación, desarrollo e innovación, 5 (1), 56-65. doi: https://doi.org/10.19053/20278306.3141

Olah, G., & Prakash, G. (2009). Chemical Recycling of Carbon Dioxide to Methanol and Dimethyl Ether: From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons. The journal or organic C, 74 (1), 487-498.

Sarmiento, B. B. (2007). Hydrogen production by reforming of hydrocarbons and alcohols in a dielectric barrier discharge. (I. d.-U. Sevilla)., Ed.) Journal of Power Sources 169, 140–143.

Sazal, K., & Kundu, E. M. (2011). Experimental investigation of alumina and quartz as dielectrics for a cylindrical. Chemical Engineering Journal, 180, 178-189.

Schild, C. W. (1991). Carbon dioxide hydrogenation over nickel/zirconia catalysts from amorphous precursors: on the mechanism of methane formation. The Journal of Physical Chemistry, 95 (16), 6341-6346.

Sentek, J. K. (2009). Plasma-catalytic methane conversion with carbon dioxide in dielectric. Applied Catalysis B: Environmental, 94, 19-26.

Tae Kyung Kim., & Wong, G. (2012). Reaction between methane and carbon dioxide to produce syngas in dielectric. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 18, 1710-1714.

Tao Jiang, Y. (2002). Plasma methane conversion using dielectric-barrier. Catalysis Today, 72, 229-235.

Wei-Wang, S. W. (2011). Recent advances in catalytic hydrogenation of carbon dioxide. Chem Soc Rev, 40, 3703-3727.