CRF真空等離子設(shè)備的能量密度對(duì)甲烷CH4和CO2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成C2烴CO的研究：
        CRF真空等離子設(shè)備能量密度對(duì)甲烷和CO2轉(zhuǎn)化率、C2烴、CO收率的影響可見CH4和CO2轉(zhuǎn)化率均隨能量密度增大而呈上升趨勢(shì)這意味著加大plasma等離子體功率和降低原料氣流量，即加大能量密度，有利于提高CH和C02轉(zhuǎn)化率。在能量密度為2200kJ/mol時(shí)，CH4和CO2轉(zhuǎn)化率分別為43.6%和58.4%。

        加大能量密度雖有利于提高CH4和CO2轉(zhuǎn)化率，既有利甲烷C-H鍵的斷裂（4.5eV）和二氧化碳的C-O鍵的斷裂（5.45eV），但對(duì)兩者的影響并不相同。當(dāng)能量密度低于1500KJ/mol時(shí)，相同試驗(yàn)條件下CH4轉(zhuǎn)化率高于CO2轉(zhuǎn)化率，說明在較低能量密度下，體系中高能電子的平均能量較低，多數(shù)電子能量與甲烷C-H鍵的平均鍵能相近而低于二氧化碳C-O鍵的裂解能，因此CH4轉(zhuǎn)化率高于CO2轉(zhuǎn)化率。當(dāng)能量密度高于1500kJ/mol時(shí)，體系內(nèi)電子平均能量上升，多數(shù)電子能量漸漸接近二氧化碳C-O鍵的裂解能，CO2轉(zhuǎn)化率迅速提高。同時(shí)，CH4轉(zhuǎn)化率隨能量密度加大呈對(duì)數(shù)上升趨勢(shì)，CO2轉(zhuǎn)化率隨能量密度加大呈直線上升趨勢(shì)。這可能與甲烷、二氧化碳在plasma等離子體下裂解特性有關(guān)，甲烷為逐次裂解，即轉(zhuǎn)化一個(gè)甲烷分子往往要消耗多個(gè)高能電子，二氧化碳主要為一次裂解，轉(zhuǎn)化一個(gè)二氧化碳分子所消耗高能電子數(shù)低于甲烷。對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化而言應(yīng)選擇較低的能量密度。
       能量密度對(duì)C2烴、CO收率的影響，隨能量密度加大兩者均呈線性上升趨勢(shì)，且CO收率的直線斜率明顯高于C2烴收率的直線斜率。對(duì)于C2烴收率，當(dāng)能量密度由350kJ/mol增至2200k.J/mol時(shí)，C2烴收率由5.7%增至20.6%，加大近15個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于CO收率，當(dāng)能量密度由350kJ/mol增至2200kJ/mol時(shí)，CO收率由11.6%增至76.4%，加大近65個(gè)百分點(diǎn)。這說明在CRF真空等離子設(shè)備的能量范圍內(nèi)，提高能量密度，有利于提高C2烴和CO收率，但從能耗角度考慮，僅以產(chǎn)物收率衡量反應(yīng)效率是不全面的，因此有必要引入能量效率這個(gè)物理量評(píng)價(jià)plasma等離子體作用下CO2氧化CH4轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
由于在實(shí)驗(yàn)條件下，未能得到CO2轉(zhuǎn)化為C2烴的直接證據(jù)，可認(rèn)為C2烴來源于甲烷的偶聯(lián)反應(yīng)：
CH4→0.5C2H6+0.5H2   ?H11=32.55kJ/mol
CH4→0.5C2H4+1H2   ?H12=101.15kJ/mol
CH4→0.5C2H2+1.5H2   ?H13=188.25kJ/mol
將上述三個(gè)反應(yīng)式耦合并考慮到C2烴產(chǎn)物分布，甲烷偶聯(lián)形成C2烴總反應(yīng)式可表示為
CH4→0.5n11C2H6+0.5n12C2H4+0.5n13C2H2+(2-1.5n11-n12-0.5n13)H2
?H1=(32.55n11+101.15n12+188.25n13)kJ/mol(4-5)
反應(yīng)式中n11、n2、n3分別代表：n11為C2烴產(chǎn)物中C2H6的摩爾分?jǐn)?shù)，mol/%；n12為C2烴