Метод расчета состава гетерофазной низкотемпературной плазмы с анализом конверсии CO₂ под действием излучения гиротрона

Известные вычислительные реализации экстремального принципа химической термодинамики, используемые для анализа равновесной плазмы [1], распространены на описание стационарно-неравновесных состояний низкотемпературной плазмы (НТП) на основе физической модели энергетической избыточности частично независимых подсистем (электронной и колебательной) с температурами Т_e и Т_v относительно Т. На статистическом уровне введены “многотемпературные” функции компонентов НТП, которые в рамках метода минимизации энергии Гиббса позволяют прогнозировать условия образования конденсированных веществ (материалов) из НТП. Результаты моделирования состава поддерживаемой СВЧ-излучением гиротрона неизотермической плазмы в смеси CO₂ + Ar с использованием экспериментально найденной электронной температуры Т_e = 0.7 эВ = 8120 К подтверждают достигнутую на практике 30%-ную степень конверсии CO₂ при Т = 1900 К, что на 700 К снижает температуру разложения CO₂ в сравнении с расчетом термической плазмы. Проверено совпадение рассчитанного состава плазмы с экспериментом, выявлено влияние плазмообразующего газа Ar на характеристики плазмы и условия разложения CO₂, а также предсказано отсутствие конденсированного углерода в продуктах его разложения.