金属表面电场调控正癸烷裂解及沉积的分子动力学研究

摘要

航空煤油在发动机喷嘴表面的裂解结焦现象影响了发动机的运行安全，为了抑制喷嘴表面结焦，本工作提出利用金属表面电场调控替代燃料正癸烷分子在金属表面的碳沉积过程．研究工作主要利用ReaxFF分子动力学方法模拟了不同温度下带电金属表面催化裂解过程，研究发现低温裂解环境中，带电Ni金属层通过提高正癸烷分子的吸附能和抑制分子扩散，从而降低了催化裂解速率，并抑制了金属表面的碳沉积．而高温环境中，分子克服了表面电场对分子扭转和扩散运动的影响，并通过改变金属电性调控电荷转移和脱氢反应程度，进而调控正癸烷的裂解和沉积．在裂解结焦实验中，正电荷金属表面抑制了结焦的生成．本工作为抑制航空发动机碳氢燃料裂解结焦提供了新的方法和理论基础．

关键词

ReaxFF / 正癸烷 / 裂解 / 结焦 / 电场

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFE0204100); 国家自然科学基金重大研究计划资助项目(91741204);国家自然科学基金资助项目(52106137)