炭化水素系燃料の改質過程におけるラジカル反応の計測とシミュレーション

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圧力1torrのメタン92%-酸素8%混合気放電反応場の分光計測を行った.直径10mm,距離10mmの対向電極に,DC500Vを印加した.ガスクロ分析によってC_2H_2,C_2H_6,H_2,CO,CO_2が生成された事を確認したが,機器が不充分のためメタノールの生成は確認出来ていない.まず,発光スペクトル観測によって,CH(431.4nm近傍複数,314.4nm),H(α線656.28nm,β線486.13nm),O(777.20,777.34nm),OH(306.4nm)が同定出来た.次に,分光器にCCDカメラを取り付け,発光強度平面分布を測定した.発光は陰極側に片寄っている.OHの発光強度のピークの位置は,HとOよりも陰極から離れており,HとOが反応してOHが生成したと考えられる.又,LIFを用いて,CHの電子基底状態の蛍光を測定すると,陰極近傍が強く,電子励起状態からの発光が陰極からかなり離れた位置でピークを示すのと,異なる.CHのR13(423.1nm)〜R19(419.26nm)の7つの回転線の強度比を取り,I∝ν^3S・exp(-Er/kT)の関係式(I:発光の振動数,S:強度係数,Er:回転準位エネルギー,k:ボルツマン定数,T:回転温度)に合うかどうか,プロットした.その結果,式に合い,ボルツマン分布が成り立つことが判り,2800Kの回転温度を得た.又,Hα線とHβ線の2本について,ボルツマン分布を仮定して,5800Kの電子状態温度を得た.従って,異なる化学種の測定の比較ではあるが,回転温度と電子状態温度は非平衡にある.又,通常のプラズマ温度に比べるとかなりの低温である事が判った.