Микроволновая плазма в вихре — это как кухонный миксер, который одновременно нагревает и перемешивает газ. В реакторе газ закручивается, а микроволны разогревают его до тысяч градусов, разрывая молекулы углекислого газа на части. Учёные создали компьютерную модель такого реактора, чтобы понять, как давление влияет на процесс.
При давлении 150 мбар (это примерно в 7 раз меньше атмосферного) расщепление CO₂ достигает максимума. Но стоит поднять давление до 400 мбар, и эффективность падает более чем вдвое. Причина — в гонке между двумя процессами: разложением CO₂ на угарный газ и кислород и обратной реакцией, которая снова собирает CO₂ из этих кусочков. При высоком давлении молекулы чаще сталкиваются, и обратная реакция выигрывает.
Модель показала, что вихрь не только удерживает плазму, но и возвращает часть газа обратно в горячую зону, давая ему второй шанс расщепиться. Однако у верхней стенки реактора газ охлаждается слишком медленно, и там CO успевает снова превратиться в CO₂. При 400 мбар эта потеря становится критической: более 60% образовавшегося CO пропадает.
Учёные теперь точно знают, где и почему теряется продукт, и могут изменить конструкцию реактора, чтобы охлаждать газ быстрее и сохранять больше CO. Это шаг к практическому использованию плазмы для переработки CO₂.
При оптимальном давлении 150 мбар температура в ядре плазмы достигает нескольких тысяч градусов — горячее, чем поверхность Солнца, но газ при этом не плавит стенки реактора благодаря вихрю, который держит плазму в центре.