Možnosti plazmové konverze CO2 a H2O na CH4 v mimozemských podmínkách

Bc. Tereza Vaněčková

Bakalářská práce

Possibilities of plasma conversion of CO2 and H20 to CH4 in extraterrestrial conditions

Anotace:

V této bakalářské práci se věnujeme studiu možností plasmové konverze CO2 a H2O (případně H2) na CH4 v mimozemských podmínkách. S ohledem na budoucí plánované vesmírné mise na Mars, jsme se snažili provést výše zmíněnou konverzi v podmínkách podobných zdejšímu prostředí (T ~ 305 K, p = 10^2 - 10^3 Pa). Konverzi jsme prováděli v mikrovlnném plazmatu indukovaném povrchovou vlnou v námi navržené a sestavené aparatuře. Jako diagnostické metody jsme použili optickou emisní spektroskopii, hmotnostní spektroskopii a fourierovskou infračervenou spektroskopii. Bohužel ani jedna z těchto metod neprokázala, že by se nám povedlo reakci uskutečnit. Nicméně potvrdily, že se nám povedlo dosáhnout disociace molekul. Jejich zpětná reasociace se však ukázala jako dominantnější proces - reakce, kterou jsme chtěli uskutečnit jde proti klasické termodynamice. I tak jsme ale nasbírali mnoho zajímavých informací o mikrovlnných výbojích probíhajících za nízkého tlaku.

Abstract:

In this bachelor thesis we, study the possibilities of plasma conversion of CO2 and H2O (eventually H2) to CH4 in extraterrestrial conditions. Taking into account the future planned space missions to Mars, we tried to realize the conversion mentioned above in conditions similar to its ambience (T ~ 305 K, p = 10^2 - 10^3 Pa). We performed the conversion in microwave plasma induced by surface waves, with the apparatus designed and assembled by us. We used the optical emission spectroscopy, mass spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy as diagnostic methods. Unfortunately, none of these methods proved the success of the reaction. However, they confirmed that we manged to realize the molecular dissociation. But, their reassociation were more dominant process - the reaction we wanted to realize goes against the classical thermodynamics. Nevertheless, we still collected a lot of interesting information about the microwave discharges in lower pressure.

Keywords

výboj s povrchovou vlnou, plazmová konverze, snížený tlak, optická emisní spektroskopie, hmotnostní spektroskopie, fourierovská infračervená spektroskopie (FTIR), surface wave discharge, plasma conversion, low pressure, optical emission spectroscopy, mass spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2024
• Vedoucí: prof. Mgr. Vít Kudrle, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Fyzika / Astrofyzika