تبدیل مستقیم و غیرکاتالیستی متان به هیدروکربن های سنگین تر در فشار اتمسفریک در یک پلاسمای غیرتعادلی هاله مثبت مورد مطالعه قرار گرفت. گزینش پذیری به هیدروکربن های C2 بیش تر از 87% بود با حداکثر 4.8 % بازده اتیلن اثر ولتاژ، دما و نسبت متان به اکسیژن در خوراک بر تبدیل متان و گزینش پذیری محصولات بررسی شد.نتایج آزمایش ها نشان می دهند که تبدیل متان با افزایش ولتاژ اعمال شده به رآکتور افزایش می یابد، تبدیل متان تا دمای 300 درجه سانتی گراد افزایش می یابد اما از 300 تا 650 درجه سانتی گراد به نسبت خوراک بستگی دارد، ممکن است افزایش و یا کاهش یابد. بالاترین تبدیل متان و بازدهی هیدروکربن های C2 در نسبت خوراک CH4O2=4.1 است.

گاز متان در دما و فشار اتاق طی یک مرحله در پلاسمای غیر تعادلی ایجاد شده در میدان الکتریکی ولتاژ متناوب 50 هرتز در رآکتوری از جنس کوارتز با قطر خارجی 9 mm به استیلن، اتیلن و گاز سنتز تبدیل شد. میزان تبدیل متان بیش از 50% باگزینش پذیری بالا به محصولات هیدروکربنی C2 و گازسنتز بوده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که با افزایش ولتاژ اعمال شده به دو الکترود رآکتور تخلیه الکتریکی، میزان تبدیل متان و اکسیژن افزایش می یابد و در ولتاژهای بالاتر، محصول به سمت استیلن و گاز سنتز میل می کند. افزایش فشار جزئی هلیوم در خوراک ضمن بهبود میزان تبدیل متان و اکسیژن، راندمان نهایی هیدروکربن های C2 را تا 27% افزایش می دهد. همچنین بالاترین بازده انرژی در این آزمایشات به میزان 0.26 mmol/ kJ در این شرایط بوده است. افزایش فشار جزئی متان در خوراک باعث می شود که ضمن کاهش میزان تبدیل متان، محصول بیشتر به سمت تولید استیلن میل کند و در فشارهای جزئی بالای متان در خوراک، بازده انرژی افزایش می یابد. در نهایت برهم کنش الکترون های پر انرژی با گونه های مختلف موجود در پلاسمای غیرحرارتی ایجاد شده به تفصیل مورد بحث قرار گفته است.

بررسی حاضر بر روی زوج شدن اکسایشی متان در فشار اتمسفری و محیط پلاسمای سرد حاصل از تخلیه الکتریکی هاله dc متمرکز شده است. گونه های مختلف یون های منفی اکسیژن حاصل از هاله مذکور، در واکنش با متان، سبب ایجاد رادیکال های آزاد متیل و شروع واکنش OCM می گردند. محصولات واکنش شامل هیدروکربن های C2 (استیلن، اتیلن و اتان) و سایر گونه های کربنی نظیر رسوبات کربنی، H2O,CO2 و گاز سنتز (H2+CO) می باشد. ترکیبات دیگری، از جمله متانل، در محصولات مشاهده نشد. در این تحقیق تاثیر نسبت متان به اکسیژن در خوراک ورودی و دبی جریان خوراک بر روی گزینش پذیری و بازدهی محصولات مطلوب C2 و همچنین درصد تبدیل متان مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها فقط به واسطه تخلیه الکتریکی هاله منفی صورت گرفته (از هیچ کوره یا منبع گرمائی استفاده نشده است)، و دمای درون رآکتور فقط در اثر واکنش های گرمازا و تخلیه الکتریکی به میزان اندک (100-200°C)، افزایش یافته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که کاهش دبی خوراک (افزایش زمان اقامت) سبب افزایش درصد تبدیل متان و کاهش تدریجی گزینش پذیری C2 گردیده و در نتیجه به میزان قابل توجهی بازدهی محصولات مطلوب را افزایش می دهد. به علاوه افزایش نسبت متان به اکسیژن در دبی ثابت، سبب افزایش گزینش پذیری C2 گردیده و درصدهای تبدیل متان و بازدهی C2، در نسبت متان به اکسیژن 5، دارای ماکزیمم هستند. با توجه به آزمایش های حالت پایدار (تغییر نسبت متان به اکسیژن و دبی جریان خوراک)، بیشترین بازدهی محصول C2، %23.1 می باشد که از %35 تبدیل متان و %66 گزینش پذیری C2 در دبی ورودی 5.5 cm3/min، نسبت متان به اکسیژن 5 و شدت جریان 4 mA در ولتاژ اعمال شده 2.2 kV به دست آمده است. در هر حال نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که تکنیک های تخلیه الکتریکی dc می تواند ترفند و راهکار مناسبی برای تبدیل مستقیم متان به هیدروکربن های با ارزش تر باشد.

تبدیل متان توسط پلاسمای پالسی تابان در فشار اتمسفر مورد بررسی قرار گرفت. محصولات این فرایند که هیدروژن، اتیلن، استیلن، اتان، پروپان و محصولاتی شامل تا پنج کربن بودند، توسط گاز کروماتوگرافی آشکار شدند. بازده انرژی پلاسما به حدود ده درصد رسید که از بازده حدود %7 که پیشتر گزارش شده بود بهتر می باشد. نشان داده می شود که در صورت تصحیح روش، ممکن است بتوان به عددهای بالاتر نیز دست یافت.

تبدیل یک مرحله ای و غیر کاتالیستی متان به اتیلن و اتان در فشار یک اتمسفر با پلاسمای هاله مثبت مورد مطالعه قرار گرفت. انتخاب پذیری هیدروکربن هایC2 حدود 87-100 در صد بود با 12.5 در صد تبدیل متان و مقادیری جزئی گاز کربنیک و منواکسید کربن، اثر ولتاژ، دما، نسبت خوراک و فشار جزئی هلیوم بر تبدیل پذیری متان و گزینش پذیری محصولات، مورد مطالعه قرار گرفت.تبدیل متان با ولتاژ اعمال شده به راکتور افزایش نشان می دهد. شرایط بهینه در این سیستم، دمای 300˚C و نسبت خوراک CH4 / O2= 4.1 است. تبدیل متان همچنین با افزایش فشار جزیی هلیوم در خوراک بیشتر می شود که نشان دهنده آن است که اتم های هلیوم به عنوان جسم سوم در انتقال انرژی الکترون ها به متان موثرند.

در این مقاله نتایج آزمایش ها برای تبدیل متان به هیدروکربن های بالاتر و متانول در رآکتور تخلیه با مانع دی الکتریک کوارتز آورده شده است. آزمایش ها در فشار و دمای محیط انجام گرفته است، بالاترین ولتاژ اعمالی به رآکتور 23000 ولت در فرکانس 50 هرتز بوده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهند که افزایش ولتاژ تبدیل متان را به صورت خطی افزایش می دهد، اما تاثیر معناداری بر گزینش پذیری محصولات ندارد. وجود هلیوم در برهم کنش الکترون - متان باعث شده است که تبدیل پذیری متان افزایش پیدا کند. اضافه کردن اکسیژن به جریان خوراک باعث افزایش تبدیل متان تا سه برابر شد. در فشارهای بسیار جزیی اکسیژن در خوراک و یک ولتاژ آستانه 12000 ولتی محصولات اصلی متانول، با بازده 1% و گزینش پذیری 40% بوده است.

تری ریفورمینگ (تبدیل سه گانه) که شامل ترکیبی از تبدیل متان با دی اکسید کربن، بخارآب و اکسایش جزئی آن می باشد، برای تولید گاز سنتز با نسبت مطلوب (CO/H2) مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق به ارزیابی ترمودینامیکی این فرایند برای به دست آوردن شرایط بهینه عملیاتی از نقطه نظر تعادل ترمودینامیکی پرداخته شده است. محاسبات ترمودینامیکی با استفاده از روش حداقل سازی انرژی آزاد گیبس سیستم و با استفاده از نرم افزار CHEMKIN انجام گرفته است. در این کار از ترکیبات متغیری از خوراک اولیه (شامل متان، (CO2, H2O, O2 در محدوده دمایی 500-1000K و در فشارهای مختلفی، برای تولید گاز سنتز استفاده شد. نتایج نشان می دهند که برای بالا رفتن تبدیل متان،CO2  و H2O، نسبت های (CH4:CO2:H2O:O2) برابر با (0.1: 0.2: 0.4: 1)،(1: 0.475:0.475: 0.1)  و (0.1: 0.5: 0.2: 1) بهترین ورودی ها در دمای 1000K برای این فرایند می باشند. ضمنا، افزایش نیتروژن به همراه خوراک، تاثیر بسیار اندکی در تبدیل متان،CO2  و H2O دارد. در فشارهای بالا، درصد تبدیل واکنشگرها به گاز سنتز کمتر است، بنابراین فشار اتمسفر برای فرایند تبدیل سه گانه بسیار مناسب است.

با توجه به میزان انتقال حرارت بهبود یافته، یکنواختی بستر کاتالیست و عدم مقاومت نفوذ در راکتورهای بستر سیال، استفاده از این نوع راکتورها در تولید گاز هیدروژن با استفاده از فرایند تبدیل کاتالیستی متان در مجاورت بخار آب مناسب به نظر می رسد. در این پژوهش، مدلی ارایه شده تا بتوان با استفاده از شبیه سازهای موجود و ساختار هیدرودینامیکی بستر سیال، رفتار راکتور کاتالیستی متان را به عنوان یک راکتور غیر ایده آل در مجموعه یک فرایند پیچیده پیش بینی کرد. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی این مدل در محیط نرم افزار 1، Hysys 3 با داده های تجربی در تعداد تقسیم های کم تر برای این فرایند مطابقت بسیار خوبی دارد و در مقایسه با مطالعات اخیر در این زمینه نتیجه های بهتری را نشان می دهد.