乙醇和甲醇添加剂用于提高氨-甲烷燃烧效率并降低排放：基于反应力场分析
化学物理
2025-07-10 v1
摘要
探讨乙醇和甲醇添加剂对氨/甲烷燃烧与热解的影响，对于寻求可持续能源技术具有重要意义。本文采用反应力场（ReaxFF）分子动力学（MD）模拟，研究乙醇和甲醇添加剂如何影响反应路径、NOx排放和键能特征在氨-甲烷热解与燃烧过程中的作用。结果表明，添加酒精后改变了NOx形成路径，减少了NOx的多样性，并将平衡状态向更简单的NOx（如NO和NO₂）倾斜。在2000 K时，尤其是甲醇混合物显著降低了NO₂的形成。在3000 K时，乙醇和甲醇均抑制了NO的产生，但甲醇的影响更为显著。甲酸（HNO₃）在较低温度下存在，但在较高温度下因高阶NOx的热分解而变得可忽略。这些趋势表明，酒精添加剂在调节NOx排放和稳定反应路径中发挥了可能的作用。在受修改的反应路径下的热解促进了氨和甲烷在这些混合物中的分解，影响中间物的形成，从而导致峰值排放的降低。此外，甲醇和乙醇对混合物的氢键能有显著影响，特别是那些鼓励更复杂反应路径的关键构建单体基团。通过采用计算上稳健且可扩展的方法，本研究不仅深化了对酒精增强氨/甲烷燃烧的基本理解，也为优化这些混合物以适用于现代推进系统提供了指导。
引用
@article{arxiv.2507.06314,
title = {Alcohol additives to enhance ammonia-methane combustion efficiency and reduce emissions: A reactive force field analysis},
author = {Amirali Shateri and Zhiyin Yang and Jianfei Xie and Nasser Sherkat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.06314},
year = {2025}
}