Measurement of the Rate of Hydrogen Peroxide Thermal Decomposition in a Shock Tube Using Quantum Cascade Laser Absorption Near 7.7 μm. Issue 5 (24th October 2013)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Sajid, M. B.; Es‐sebbar, Et.; Javed, T.; Fittschen, C.; Farooq, A.
• Is Part Of: International journal of chemical kinetics. Volume 46:Issue 5(2014:May)
• Page Start: 275
• Page End: 284
• Publication Date: 2013-10-24
• Subjects: Chemical kinetics -- Periodicals; 541.394
• DOI: 10.1002/kin.20827
• Languages: English
• ISSNs: 0538-8066

Abstract

<abstract abstract-type="main"> <title>ABSTRACT</title> <p>Hydrogen peroxide (H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>) is formed during hydrocarbon combustion and controls the system reactivity under intermediate temperature conditions. Here, we measured the rate of hydrogen peroxide decomposition behind reflected shock waves using midinfrared absorption of H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> near 7.7 µm. We performed the experiments in diluted H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/Ar mixtures between 930 and 1235 K and at three different pressures (1, 2, and 10 atm). Under these conditions, the decay of hydrogen peroxide is sensitive only to the decomposition reaction rate, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> + M → 2OH + M (<italic>k</italic><sub>1</sub>). The second‐order rate coefficient at low pressures (1 and 2 atm) did not exhibit any pressure dependence, suggesting that the reaction was in the low‐pressure limit. The rate data measured at 10 atm exhibited falloff behavior. The measured decomposition rates can be expressed in Arrhenius forms as follows: <disp-formula content-type="mathematics" id="kin20827-disp-0001"><alternatives><inline-graphic mimetype="image" xlink:href="ark:/27927/pgg4znc9t13" xlink:type="simple" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" /><mml:math display="block" altimg="urn:x-wiley:05388066:kin20827:equation:kin20827-math-0001" overflow="scroll" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mspace width="0.28em" /><mml:mi> and </mml:mi><mml:mspace width="0.28em" /><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.28em" /><mml:mrow><mml:mi> atm </mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>29</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mspace width="0.16em" /><mml:mrow><mml:mi> exp </mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>21993</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>301</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="2.em" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi> cm </mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi> mol </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula><disp-formula content-type="mathematics" id="kin20827-disp-0002"><alternatives><inline-graphic mimetype="image" xlink:href="ark:/27927/pgg4znc9svt" xlink:type="simple" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" /><mml:math display="block" altimg="urn:x-wiley:05388066:kin20827:equation:kin20827-math-0002" overflow="scroll" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mspace width="0.28em" /><mml:mrow><mml:mi> atm </mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mspace width="0.16em" /><mml:mrow><mml:mi> exp </mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>19955</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>247</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi> cm </mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi> mol </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p> </abstract>