A framework for studying CO₂ microwave plasmas

Esta dissertação apresenta um framework abrangente para o estudo de plasmas micro-ondas de CO₂, com ênfase específica na determinação da temperatura do gás dos plasmas. A pesquisa visa desenvolver e aprimorar ferramentas para caracterizar plasmas de baixa temperatura, alinhando-se no quadro de validação passo a passo usado no N-PRIME.

Os principais objetivos deste trabalho incluem o desenvolvimento de ferramentas focadas na caracterização da temperatura do gás através da modelação e da análise de espectros de emissão óptica, a integração de modelação cinética zero-dimensional (0D) com descrições fluidas para simular dados experimentais relacionados à temperatura do gás e à conversão de CO₂, e a análise dos espectros rotacionais das bandas de C₂ e N₂⁺, criando scripts dedicados para a extração de dados e realizando comparações com ferramentas de simulação existentes.

A dissertação investiga vários sistemas de plasmas micro-ondas, incluindo uma tocha de injeção axial de hélio atmosférico (AIT) utilizada para validar a modelação fluida. Também examina uma tocha coaxial de CO₂ atmosférico e um reator coaxial de N₂, ambos analisados através de espectroscopia de emissão óptica (OES) para determinar temperaturas rotacionais e vibracionais. Além disso, o estudo explora descargas de CO₂ micro-ondas a baixa pressão, tanto nas regiões ativa como na pós-descarga, para avaliar a capacidade do modelo combinado de representar com precisão a distribuição espacial da temperatura.

Esta pesquisa estabelece com sucesso o framework proposto, demonstrando uma forte concordância com os dados experimentais. Os resultados confirmam a eficácia das metodologias desenvolvidas na caracterização precisa das temperaturas dos gases e na melhoria da compreensão do comportamento de plasmas micro-ondas.