Modelleren van de plasmachemie in een gliding arc plasmatron voor een N2/O2 plasma

Elise Vervloessem
Er is nood aan een efficiënter en milieuvriendelijker proces om stikstof te fixeren, om de steeds groeiende wereldpopulatie van voldoende voedsel te voorzien. Plasma-gebaseerde omzetting biedt mogelijks een oplossing, door een N2 \/O2 mengsel om te zetten naar NO en NO2 in een gliding arc plasmatron (GAP). Om meer inzicht te krijgen in de plasmachemie wordt de GAP gesimuleerd met een 0D-model met extra aandacht voor de vibrationele niveaus van N2.

Plasma: De zoektocht naar een duurzame toekomst in de meststofindustrie

Al meer dan 100 jaar zijn we afhankelijk van een energie-verslindend, broeikasgas-uitstotend proces dat ons kunstmatige meststoffen levert. Maar is er een alternatief? Misschien is plasma wel het antwoord op deze vraag. Ja, plasma, dat wat je terugvindt in een plasmatv !

 

En toen waren met 7,4 miljard
Thomas Malthus, een Britse econoom en demograaf, publiceerde in 1798 een pessimistisch statement: Volgens hem steeg de bevolking zo snel dat de aarde nooit voldoende voedsel zou kunnen produceren om deze groei mee te volgen. En hij had gelijk. Gelukkig voor ons werd er een manier gevonden om de bodem te verrijken met kunstmatige meststoffen zodat we wel in staat zijn genoeg voedsel te produceren. Deze oplossing heeft echter een kost…

Waarom hebben planten meststoffen nodig?
Meststoffen zorgen dat planten beter groeien omdat ze stikstof (N) bevatten. Planten hebben stikstof nodig om complexe moleculen op te bouwen die essentiëel zijn voor het leven van een plant zoals bijvoorbeeld eiwitten en DNA. 78% van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas (N2), geweldig! Maar stikstof vinden die planten kunnen gebruiken is niet zo eenvoudig. Een stikstofgasmolecule bestaat namelijk uit twee stikstofatomen die zeer sterk met elkaar zijn gebonden (N≡N). Vóór planten en andere organismen de stikstof kunnen gebruiken moet deze binding worden verbroken, wat zeer veel energie vergt. Nadat de verbinding is verbroken kan een stikstofatoom worden gebonden aan een ander atoom zoals waterstof (H) of zuurstof (O). Het splitsen van stikstofgas en vervolgens plakken van een stikstofatoom op een ander atoom wordt stikstoffixatie genoemd.

De technologische vooruitgang die we hebben geboekt stelt ons in staat om plasma’s te simuleren. Dit zorgt ervoor dat wetenschappers op een efficiëntere manier en met meer inzicht de omzetting van zuurstof- en stikstofgas naar meststoffen kunnen onderzoeken.

Hoe komen planten aan stikstof?
In de natuur gebeurt stikstoffixatie via blikseminslagen, vuur of actieve vulkanen. Processen waarbij een enorme hoeveelheid energie aan te pas komt. Ook veel bacteriën en sommige planten, zoals peulvruchten, zijn zelf in staat stikstofgas te splitsen (fixeren) en om te vormen in wat ze nodig hebben om te groeien. Om de natuur een handje te helpen bevatten meststoffen reeds gefixeerd stikstof zodat planten meer eten ter beschikking hebben en zo beter kunnen groeien.  

De ontsteker van de populatie-explosie 
Al meer dan 100 jaar zorgt het zogenaamde Haber-Bosch process voor de aanmaak van ammoniak (NH3), een startproduct voor de aanmaak van verschillende meststoffen. In combinatie met verbeterde landbouwtechnieken heeft Haber – Bosch de productiviteit van de landbouw verviervoudigd. Hierdoor steunt niet minder dan 40% van de wereldpopulatie op dit proces voor de productie van hun voedsel. De passend genaamde ontsteker van de populatie-explosie vraagt echter veel energie en maakt gebruik van niet-hernieuwbare grondstoffen. Alle Haber – Bosch plantages tezamen gebruiken al 1% van de totale energieproductie op aarde en stoten hierbij in totaal meer dan 300 miljoen ton aan koolstofdioxide uit (Dat is 3 keer de jaarlijkse uitstoot van België!). Onze sterke afhankelijkheid van dit proces past dus niet in de duurzame samenleving waar we naartoe proberen te werken. We moeten een andere manier vinden om meststoffen te maken.          
Er zijn veel acties ondernomen voor de ontwikkeling van een meer milieuvriendelijk proces. We zouden bacteriën kunnen nabootsen die zelf stikstof kunnen fixeren, of bijvoorbeeld stikstof fixeren met behulp van een plasma. Dit hot-topic wordt o.a. onderzocht aan de Universiteit Antwerpen bij de onderzoeksgroep PLASMANT. Figuur 1 Toont een gasmengsel van stikstof en zuurstof dat wordt omgevormd tot een plasma met behulp van elektrische energie. Rechts wordt de chemische chemische cocktail van moleculen (O=O, N≡N), atomen (O, N), geladen deeltjes (waaronder verschillende soorten positieve en negatieve ionen, o.a. : O=O+, O=O-, N≡N+, N≡N-) en elektronen (e-) afgebeeld.Plasma?
Een plasma ontstaat door energie doorheen een gas te sturen, waardoor de moleculen aanwezig in het gasmengsel kunnen splitsen en sommige elektronen losgeslagen worden. Hierdoor ontstaat er een chemische cocktail van deeltjes zoals atomen, moleculen, negatieve en positieve geladen deeltjes, elektronen enz. (figuur links) Dit geeft een plasma interessante eigenschappen die we kunnen gebruiken in bijvoorbeeld neonlichten en plasma tv’s. Al deze verschillende deeltjes reageren voortdurend met elkaar en kunnen zo andere moleculen vormen. Wanneer we een mengsel van stikstof- en zuurstofgas (N2 en O2) wordt omgezet in een plasma kan o.a. NO en NO2 worden gevormd, zoals wordt geïllustreerd op de figuur hieronder. Dit zijn twee moleculen waaruit men eveneens meststoffen kan maken. Een plasma is dus reactief, maar daardoor ook zeer complex.

Onderzoek naar plasma’s voor de aanmaak van meststoffen    
Er vinden meer dan 10000 verschillende chemische reacties plaats in een stikstof/zuurstof plasma. Hoe begin je met het onderzoeken van zo een ingewikkeld reactief gasmengsel? Om hier meer inzicht in te krijgen kunnen we het plasma simuleren met een computermodel. Al de reacties die de verschillende deeltjes met elkaar aangaan worden in het model gestopt. Hierdoor kan je niet alleen zien hoeveel stikstof- en zuurstofgas wordt omgezet naar NO en NO2, maar ook hoe dit gebeurd. Je kan bijvoorbeeld te weten komen welke reacties we zouden willen promoten of welke we juist willen tegenwerken.Samen met experimenten kan het omzeFiguur 2 toont een plasma waaarin al enkele NO en NO2 moleculen zijn gevormd als gevolg van de vele reactie die plaatsvinden in het plasma. ttingsproces zo worden geoptimaliseerd.  

Is plasma de oplossing voor ons meststofprobleem?

Het is aan ons om tekortkomingen te herkennen in processen die misschien 100 jaar geleden wél de oplossing waren voor een probleem, maar nu niet meer voldoen aan wat onze samenleving nodig heeft. We zoeken niet enkel naar een manier om iedereen eten te geven maar eveneens naar een manier om dit duurzaam te doen. Het Haber – Bosch proces dat we nu gebruiken is dus niet het antwoord waar we nu naar zoeken, plasma misschien wel. Dit onderzoek staat nog in haar kinderschoenen, maar is veelbelovend. Plasma zou ons meststoffen kunnen leveren zonder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen en zonder gebruik te maken van extreme omstandigheden zoals verhoogde druk en temperatuur, wat eveneens duurzamer is. De technologische vooruitgang die we hebben geboekt stelt ons in staat om plasma’s te simuleren. Dit zorgt ervoor dat wetenschappers op een efficiëntere manier en met meer inzicht de omzetting van zuurstof- en stikstofgas naar meststoffen kunnen onderzoeken. Er is nog veel onderzoek nodig voor we ons doel bereiken, maar dit is al één stap naar een duurzame toekomst.

Bibliografie

(1)    Cherkasov, N.; Ibhadon, A. O.; Fitzpatrick, P. A Review of the Existing and Alternative Methods for Greener Nitrogen Fixation. Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2015, 90, 24–33.

(2)    Patil, B. S.; Peeters, F. J. J.; van Rooij, G. J.; Medrano, J. A.; Gallucci, F.; Lang, J.; Wang, Q.; Hessel, V. Plasma Assisted Nitrogen Oxide Production from Air: Using Pulsed Powered Gliding Arc Reactor for a Containerized Plant. AIChE J. 2018, 64 (2), 526–537.

(3)    Darwent, B. deB. Bureau of National Standards: Bond Dissociation Energies of Simple Molecules; Washington, D.C., 1970.

(4)    Gambarotta, S.; Scott, J. Multimetallic Cooperative Activation of N2. Angew. Chemie - Int. Ed. 2004, 43 (40), 5298–5308.

(5)    Chen, X.; Li, N.; Kong, Z.; Ong, W.-J.; Zhao, X. Photocatalytic Fixation of Nitrogen to Ammonia: State-of-the-Art Advancements and Future Prospects. Mater. Horiz. 2017, 5 (1).

(6)    UNEP En WHRC, Reactive Nitrogen in the Environment : Too Much or Too Little of a Good Thing. United Nations Environment Programme; paris, 2007.

(7)    Canfield, D. E.; Glazer, A. N.; Falkowski, P. G. The Evolution and Future of Earth’s Nitrogen Cycle. Science (80-. ). 2010, 330 (6001), 192–196.

(8)    Chanway, C. P.; Anand, R.; Yang, H. Nitrogen Fixation Outside and inside Plant Tissues. Adv. Biol. Ecol. Nitrogen Fixat. 2014, No. JANUARY 2014, 3–22.

(9)    Bergman, B.; Sandh, G.; Lin, S.; Larsson, J.; Carpenter, E. J. Trichodesmium - a Widespread Marine Cyanobacterium with Unusual Nitrogen Fixation Properties. FEMS Microbiol. Rev. 2013, 37 (3), 286–302.

(10) Kuypers, M. M. M.; Marchant, H. K.; Kartal, B. The Microbial Nitrogen-Cycling Network. Nat. Rev. Microbiol. 2018.

(11) Patil, B. S.; Wang, Q.; Hessel, V.; Lang, J. Plasma N 2 -Fixation : 1900 – 2014. Catal. Today 2015, 256, 49–66.

(12) Baltrusaitis, J. Sustainable Ammonia Production. ACS Sustain. Chem. Eng. 2017, 5 (11), 9527.

(13) Milton, R. D.; Cai, R.; Abdellaoui, S.; Leech, D.; De Lacey, A. L.; Pita, M.; Minteer, S. D. Bioelectrochemical Haber–Bosch Process: An Ammonia-Producing H2/N2 Fuel Cell. Angew. Chemie - Int. Ed. 2017, 56 (10), 2680–2683.

(14) Wang, W.; Patil, B.; Heijkers, S.; Hessel, V.; Bogaerts, A. Nitrogen Fixation by Gliding Arc Plasma: Better Insight by Chemical Kinetics Modelling. ChemSusChem 2017, 10 (10), 2110.

(15) Erisman, J. W.; Sutton, M. a; Galloway, J.; Klimont, Z.; Winiwarter, W. How a Century of Ammonia Synthesis\nchanged the World. Nat. Geosci. 2008, 1 (October 1908), 636–639.

(16) Barona, A.; Etxebarria, B.; Aleksanyan, A.; Gallastegui, G.; Rojo, N.; Diaz-Tena, E. A Unique Historical Case to Understand the Present Sustainable Development. Sci. Eng. Ethics 2017, 1–14.

(17) Smil, V. Detonator of the Population Explosion. Macmillan Magazines. 1999, p 415.

(18) Bosch, C. Nobel Prize Adress 1933.

(19) The Catalyzing Mind: Beyond Models of Causality; Cabell, K. R. Valsiner, J., Ed.; Springer, 2014.

(20) Reuvers, J. G. Brightling, J. R. Sheldon, D. Ammonia Technology Development from Haber-Bosch to Current Times. Conf. Int. Fertil. Soc. 2013, 4 (May), 1–33.

(21) Patil, B. S. Plasma ( Catalyst ) – Assisted Nitrogen Fixation : Reactor Development for Nitric Oxide and Ammonia Production; 2017.

(22) Schmittinger, P.; Florkiewicz, T.; Curlin, L. C.; Luke, B.; Scannell, R.; Navin, T.; Zelfel, E.; Bartsch, R. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry; Wiley-VCH: Darmstadt, 2012.

(23) International Energy Agency (IEA), Technology Roadmap: Energy and GHG Reductions in the Chemical Industry via Catalytic Processes. 2013.

(24) NAE Grand Challenges for Engineering. http://www.engineeringchallenges.org/challenges.aspx (accessed Feb 28, 2018).

(25) Patil, B. S.; Cherkasov, N.; Lang, J.; Ibhadon, A. O.; Hessel, V.; Wang, Q. Low Temperature Plasma-Catalytic NOxsynthesis in a Packed DBD Reactor: Effect of Support Materials and Supported Active Metal Oxides. Appl. Catal. B Environ. 2016, 194 (2), 123–133.

(26) Nations, U. World Population 2017 https://esa.un.org/unpd/wpp/Publications/Files/WPP2017_Wallchart.pdf (accessed Mar 1, 2018).

(27) Pachauri. Environmental Challenges Associated with Needed Increases in Global Nitrogen Fixation. Nutr. Cycl. Agroecosystems 2002, 101–116.

(28) Smil, V. Global Population and the Nitrogen Cycle. Sci. Am. 1997, No. July, 76–81.

(29) Naeem, S.; Iii, F. S. C.; Costanza, R.; Ehrlich, P. R.; Golley, F. B.; Hooper, D. U.; Lawton, J. H.; Neill, R. V. O.; Mooney, H. a; Sala, O. E.; et al. Human Alteration of the Global Nitrogen Cycle: Causes and Consequenses. Issues Ecol. 1999, 4 (4), 1–12.

(30) Birkeland, K. On the Oxidation of Atmospheric Nitrogen in Electric Arcs. Trans. Faraday. Soc. 1906, 58, 98–116.

(31) Hessel, V.; Cravotto, G.; Fitzpatrick, P.; Patil, B. S.; Lang, J.; Bonrath, W. Industrial Applications of Plasma, Microwave and Ultrasound Techniques: Nitrogen-Fixation and Hydrogenation Reactions. Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2013, 71, 19–30.

(32) Burris, R. H. Roberts, G. P. Biological Nitrogen Fixation. Annu. Rev. Nutr. 1993, 13, 317–335.

(33) Hinnemann, B.; Nørskov, J. K. Catalysis by Enzymes: The Biological Ammonia Synthesis. Top. Catal. 2006, 37 (1), 55–70.

(34) Keyser, H.H. Li, F. Potential for Increasing Biological Notrogen Fixation in Soybean. Plant Soil 1992, 141, 119–135.

(35) Tanabe, Y.; Nishibayashi, Y. Developing More Sustainable Processes for Ammonia Synthesis. Coord. Chem. Rev. 2013, 257 (17–18), 2551–2564.

(36) Fridman, A. Plasma Chemistry; Intergovernmental Panel on Climate Change, Ed.; Cambridge University Press: Cambridge, 2005.

(37) Bogaerts, A. Plasmatechnologie. p 135.

(38) Petitpas, G. Rollier, J. Darmon, A. Gonzalez-aguilar, J. Metkemeijer, R. Fulcheri, L. Comparative Study of Non-Thermal Plasma Assisted Reforming Technologies. Int. J. Hydrogen Energy 2007, 32, 2848–2867.

(39) Bogaerts, A. Neyts, E. Plasma : A Possible Solution for Storage of Renewable Electricity ?; 2018.

(40) Donnelly, V. M. Kornblit, A. Plasma Etching: Yesterday, Today, and Tomorrow. J. Vac. Sci. Technol. A vacuum, surfaces, Film. 2013, 31, 050825.

(41) Tinck, S.; Bogaerts, A.; Shamiryan, D. Simultaneous Etching and Deposition Processes during the Etching of Silicon with a Cl2/O2/Ar Inductively Coupled Plasma. Plasma Process. Polym. 2011, 8 (6), 490–499.

(42) Fridman, A.; Friedman, G. Plasma Medicine; 2013.

(43) Patil, B. S.; Rovira Palau, J.; Hessel, V.; Lang, J.; Wang, Q. Plasma Nitrogen Oxides Synthesis in a Milli-Scale Gliding Arc Reactor: Investigating the Electrical and Process Parameters. Plasma Chem. Plasma Process. 2016, 36 (1), 241–257.

(44) Ramakers, M.; Medrano, J. A.; Trenchev, G.; Gallucci, F.; Bogaerts, A. Revealing the Arc Dynamics in a Gliding Arc Plasmatron: A Better Insight to Improve CO2conversion. Plasma Sources Sci. Technol. 2017, 26 (12), 125002.

(45) Kim, S. C.; Chun, Y. N. Development of a Gliding Arc Plasma Reactor for CO 2 Destruction. Environ. Technol. 2016, 35, 2940–2946.

(46) Fridman, A.; Chirokov, A.; Gutsol, A. Non-Thermal Atmospheric Pressure Discharges. J. Phys. D. Appl. Phys. 2005, 38.

(47) Kolev, S.; Bogaerts, A. Similarities and Differences between Gliding Glow and Gliding Arc Discharges. Plasma Sources Sci. Technol. 2015, 24, 8.

(48) Mutaf-Yardimci, O.; Saveliev, A. V.; Porshnev, P. I.; Fridman, A. a.; Kennedy, L. a. Non-Equilibrium Effects in Gliding Arc Dischargesa. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1999, 891, 304–308.

(49) Snoeckx, R.; Bogaerts, A. Plasma Technology – a Novel Solution for CO 2 Conversion? Chem. Soc. Rev. 2017.

(50) Shuanghui, H.; Baowei, W.; Yijun, L.; Wenjuan, Y.; Hu, S.; Wang, B.; Lv, Y.; Yan, W. Conversion of Methane to C2 Hydrocarbons and Hydrogen Using a Gliding Arc Reactor. Plasma Sci. Technol. 2013, 15 (6), 555–561.

(51) Bogaerts, A Kozak, Tomas van Laer, Koen Snoeckx, R. Plasma-Based Conversion of CO2: Current Status Future Challenges. Faraday Discuss. 2015, 183, 217–232.

(52) Bo, Z.; Yan, J.; Li, X.; Chi, Y.; Cen, K. Plasma Assisted Dry Methane Reforming Using Gliding Arc Gas Discharge : Effect of Feed Gases Proportion. Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33 (20), 5545–5553.

(53) Trenchev, G.; Kolev, S.; Wang, W.; Ramakers, M.; Bogaerts, A. CO 2 Conversion in a Gliding Arc Plasmatron: Multidimensional Modeling for Improved Efficiency. J. Phys. Chem. C 2017, 121 (44), 24470–24479.

(54) Trenchev, G.; Kolev, S.; Bogaerts, A. A 3D Model of a Reverse Vortex Flow Gliding Arc Reactor. Plasma Sources Sci. Technol. 2016, 25 (3).

(55) Nunnally, T.; Gutsol, K.; Rabinovich, A.; Fridman, A.; Gutsol, A.; Kemoun, A. Dissociation of CO2 in a Low Current Gliding Arc Plasmatron. J. Phys. D. Appl. Phys. 2011, 44.

(56) Ramakers, M.; Trenchev, G.; Heijkers, S.; Wang, W.; Bogaerts, A. Gliding Arc Plasmatron: Providing an Alternative Method for Carbon Dioxide Conversion. ChemSusChem 2017, 10 (12), 2642–2652.

(57) Cleiren, E.; Heijkers, S.; Ramakers, M.; Bogaerts, A. Dry Reforming of Methane in a Gliding Arc Plasmatron: Towards a Better Understanding of the Plasma Chemistry. ChemSusChem 2017, 10 (20), 4025–4036.

(58) Rusanov, V. D. F. A. A. The Physics of a Chemically Active Plasma with Nonequilibrium Vibrational Excitation of Molecules. Sov. Phys. Usp. 1981, 24, 447–474.

(59) Rusanov, V. D.; Fridman, A. a.; Sholin, G. V. The Physics of a Chemically Active Plasma with Nonequilibrium Vibrational Excitation of Molecules. Uspekhi Fiz. Nauk 1981, 134, 185.

(60) Indarto, A.; Ryook, D.; Choi, J.; Lee, H.; Keun, H. Gliding Arc Plasma Processing of CO2 Conversion. 2007, 146, 309–315.

(61) Asisov, R; Vakar, A. K.; jivotov, V. K.; Krotov, M. F.; Zinoviev, O. A.; Potapkin, B. V.; Rusanov A.; Rusanov, V. Fridman, A. A. Non-Equilibrium Plasma-Chemical Process of CO2 Decomposition in a Supersonic Microwave Discharge,. Proc. USSR Acad. Sci. 1983, 271, 94–97.

(62) Pollo, I; Hoffman-Fedenczuk, K. The Influence of Gas-Inlet Andquenching Systems on the Nitrogen Oxides Production in Air Plasmas,. Int. Symp. Plasma Chem. 1981, 756–760.

(63) Krop, J.; Krop, E.; Pollo, I. Calculated Amounts of Nitric Oxide in a Nitrogen-Oxygen Plasma Jet. Chem. Plasmy 1979, 242–249.

(64) Pollo, I. Conditions for Obtaining Nonequilibrium Concentrations of Nitric Oxide. Matematyka-Fizyka-Chemia 1978, 20, 102–108.

(65) Cavadias, S.; Amouroux, J. Synthesis of Nitrogen Oxides in Plasma Reactors. Bul. la Soc. Chim. Fr. 1986, 2, 147–158.

(66) Rapakoulias, D.; Cavadias S.; Amouroux, J. Processus Catalytiques Dans Un Réac-Teur à Plasma Hors d‘équilibre II. Fixation de l‘azote Dans Le Système N2–O2. Rev. Phys. Appliquée 1980, 15, 1261–1265.

(67) Kim, H. H.; Teramoto, Y.; Ogata, A.; Takagi, H.; Nanba, T. Plasma Catalysis for Environmental Treatment and Energy Applications. Plasma Chem. Plasma Process. 2016, 36 (1), 45–72.

(68) Hong, J. Prawer, S. Murphy, A. B. Production of Ammonia by Heterogeneous Catalysis in a Pached-Bed Dielectric-Barrier Discharge: Influence of Argon Addition an Voltage. IEEE Trans. Plasma Sci. 2014, 42, 2338–2339.

(69) Bai, M. Zhang, Z. Bai, X. Ning, W. Plasma Synthsis of Ammonia with a Microgap Dielectric Barrier Discharge at Ambient Pressure. IEEE Trans. Plasma Sci. 2003, 31, 1285–1291.

(70) Iwamoto, M. Akiyama, M. Aihara, K. Deguchi, T. Ammmonia Synthesis on Wool-like Au, Pt, Pd, Ag or Cu Electrode Catalysts in Nonthermal Atmospheric-Pressure Plasma of N2 and H2. ACS Catal. 2017, 7, 6924–6929.

(71) Akay, G. Zhang, K. Process Intensification in Ammonia Synthesis Using Novel Coassenbled Supported Microporous Catalysts Promoted by Nonthermal. Ind. Eng. Chem. Res. 2017, 56, 457–468.

(72) Kolev, S.; Bogaerts, A. A 2D Model for a Gliding Arc Discharge. Plasma Sources Sci. Technol. 2014, 24, 16.

(73) Hoxie, E.; Fracasso, C. Known Knowns... Known Unknowns... and Unknown Unknowns: Processing the Research Journey. NeuroQuantology 2011, 9 (3), 515–517.

(74) Malik, M. A.; Jiang, C.; Heller, R.; Lane, J.; Hughes, D.; Schoenbach, K. H. Ozone-Free Nitric Oxide Production Using an Atmospheric Pressure Surface Discharge - a Way to Minimize Nitrogen Dioxide Co-Production. Chem. Eng. J. 2016, 283, 631–638.

(75) Asisov, R. I.; Givotov, V. K.; Rusanov, V. D.; Fridman, A. No Title. Sov. Phys. High Energy Chem (Khimia Vysok. Energ. 1980, 14, 366.

(76) Rehbein, N.; Cooray, V. NOx Production in Spark and Corona Discharges. J. Electrostat. 2001, 5152, 333–339.

(77) Stambulchik, E.; Maron, Y. Plasma Line Broadening and Computer Simulations: A Mini-Review. High Energy Density Phys. 2010, 6, 9–14.

(78) Bogaerts, A Kozak, Tomas van Laer, Koen Snoeckx, R. Plasma-Based Conversion of CO2: Current Status and Future Challenges. Faraday Discuss. 2015, 183 (217).

(79) Kozák, T.; Bogaerts, A. Splitting of CO 2 by Vibrational Excitation in Non-Equilibrium Plasmas: A Reaction Kinetics Model. Plasma Sources Sci. Technol. 2014, 23 (4), 045004.

(80) Hagelaar, G. J. M.; Pitchford, L. C. Solving the Boltzmann Equation to Obtain Electron Transport Coefficients and Rate Coefficients for Fluid Models. Plasma Sources Sci. Technol. 2005, 14 (4), 722–733.

(81) S. Pancheshnyi, B. Eismann, G.J.M. Hagelaar, L. C. P. Computer code ZDPlaskin http://www.zdplaskin.laplace.univ-tlse.fr.

(82) Nunnally, T. P. Application of Low Current Gliding Arc Plasma Discharges for Hydrogen Sulfide Decomposition and Carbon Dioxide Emission Reduction. 2011, No. November.

(83) Lieberman, A. M. Lichtenberg, A. J. Principles of Plasma Discharges and Materials Processing: Second Edition; 2005.

(84) Lawton, S. A.; Phelps, A. V. Excitation of the B1 Σg+ state of O2 by low energy electrons www.lxcat.net (accessed Jan 17, 2016).

(85) Kozák, T.; Bogaerts, A. Splitting of CO2 by Vibrational Excitation in Non-Equilibrium Plasmas: A Reaction Kinetics Model. Plasma Sources Sci. Technol. 2014, 23, 045004.

(86) Yang, W.; Zhou, Q.; Dong, Z. Simulation Study on Nitrogen Vibrational Kinetics in a Single Nanosecond Pulse High Voltage Air Discharge. AIP Adv. 2016, 6 (5).

(87) Heijkers, S.; Snoeckx, R.; Kozák, T.; Silva, T.; Godfroid, T.; Britun, N.; Snyders, R.; Bogaerts, A. CO2 Conversion in a Microwave Plasma Reactor in the Presence of N2: Elucidating the Role of Vibrational Levels. J. Phys. Chem. C 2015, 119 (23), 12815–12828.

(88) Silva, T.; Grofulović, M.; Klarenaar, B. L. M.; Morillo-Candas, A. S.; Guaitella, O.; Engeln, R.; Pintassilgo, C. D.; Guerra, V. Kinetic Study of Low-Temperature CO 2 Plasmas under Non-Equilibrium Conditions. I. Relaxation of Vibrational Energy. Plasma Sources Sci. Technol. 2018, 27 (1), 015019.

(89) Pinhão, N.; Moura, A.; Branco, J. B.; Neves, J. Influence of Gas Expansion on Process Parameters in Non-Thermal Plasma Plug-Flow Reactors: A Study Applied to Dry Reforming of Methane. Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41 (22), 9245–9255.

(90) Tonkyn, R.G.; Winniczek, J.W.;White, M. G. Rotationally Resolved Photoionisation of O2 near Threshold. chem. Phys. Lett. 1989, 146, 137.

(91) Trickl, T.; Cromwell, E.F.; Lee, Y.T.; Kung, A. H. State-Selective Ionization of Nitrogen in the X2=0 and V=1 States by Two-Color (1+1) Photon Excitation near Threshold. J. Chem. Phys. 1989, 91, 6006.

(92) Berthelot, A. Bogaerts, A. Modeling of CO2 Splitting in a Microwave Plasma: How to Improve the Conversion an Energy Efficiency. J. Phys. Chem. C 2017, 121, 8236–8251.

(93) Ramakers, M. Heijkers, S. Tytgat, T. Lenaerts, S. Bogaerts, A. CO2 Conversion and N-Fixation Combined in a Gliding Arc Plasmatron; 2018.

(94) Lindqvist, O.; Ljungström, E.; Svensson, R. Low Temperature Thermal Oxidation of Nitric Oxide in Polluted Air. Atmo. Environ. 1982, 16 (8), 1957–1972.

Universiteit of Hogeschool
Master in de wetenschappen: Chemie
Publicatiejaar
2018
Promotor(en)
prof. dr. Annemie Bogaerts
Kernwoorden