填充石英球对DBD等离子体转化NO的影响

放电等离子体辅助选择催化还原两段法脱除NOx是一项很有前景的氮氧化物治理技术.介质阻挡放电(DBD)是一种常见的等离子体产生方法,在DBD等离子体反应器中填入电介质小球可进一步增强放电.本文考察了有无石英填充球的DBD等离子体反应器对NO的转化和能量利用效率的影响,借助ANSOFT软件对DBD等离子体反应器内的电场进行了仿真分析.实验结果表明,在较低的放电电压下,填充石英球的DBD等离子体反应器虽然能耗略有提高,但在NO的转化和能量利用效率上都优于无填充情况,其原因归结为,填充石英球有利于反应器在更低电压下实现局部放电,同时促进反应器内的电场和气流在空间更均匀地分布,增加了反应气流与放电等离子体的接触机会.     

脉冲参数对介质阻挡放电等离子体CH4 干重整特性影响的实验

甲烷干重整(DRM)是一种将CH_4和CO_2转化为高价值的化学产品和清洁燃料的技术,是减少温室气体排放、缓解温室效应的有效途径。非热等离子体(NTP)由于可以有效避免传统热处理方法成本高、操作温度高、能耗高等问题而被认为是一种有效的替代方法。本文研究微秒脉冲介质阻挡放电(DBD)等离子体催化CH_4干重整过程,通过改变重复频率和脉宽,考察不同放电参数对重整反应转化特性的影响。实验结果表明,甲烷干重整反应的主要气态产物为H_2、CO和C_2H_6。CH_4CO_2的转化率和产物合成气的产率均随重复频率的增加而增加,但在高重复频率下容易产生更多的积炭和液态烃,导致碳氢平衡降低。在电压和频率固定时,增大脉宽,发现在电压下降沿获得更高幅值的反向电流,意味着反向增压过程中增强了二次放电,一定程度上有利于促进CH_4CO_2转化成合成气。     

平面线圈电磁耦合的沿面DBD气体放电加速诱导气流的实验研究

为了提高典型沿面DBD平板激励器诱导气流速度,通过实验研究了典型DBD平板激励器表面的磁场分布,提出了在DBD平板激励器的上、下电极之间夹进平面线圈,运用电磁耦合原理增强等离子体激励器放电效果,从而加速DBD等离子体诱导气流的方法。探究了不同结构参数的电感线圈产生的电磁耦合作用对大气压下平板式DBD等离子体激励器放电加强的效果,以及夹进平面线圈后加载电源的电压和频率对DBD放电的影响,并利用粒子图像测速技术测量了电磁耦合作用下典型DBD等离子体诱导气流流场,考察了其中电磁耦合对加速诱导气流的作用。实验结果表明,运用电磁耦合作用可在一定程度上增强等离子体激励器的放电效果,一些电感线圈产生的电磁耦合作用可显著改善DBD等离子体诱导气流的连续性和加厚流场区域。     

等离子体辅助催化还原NOx系统的优化

为研究等离子体辅助催化系统的优化,以NO/NO2/C2H4/O2/N2为模拟反应气体系,介质阻挡放电(DBD)反应器为等离子体反应器,Ag/γ-Al2O3为催化剂,实验考察了DBD反应器内填充石英介质小球对等离子体辅助催化系统的NOx脱除效率影响。结果表明:DBD反应器内填充石英介质小球,有利于DBD反应器在较低的放电能量密度下产生更多低温催化活性高的含氮有机物,促使等离子体辅助催化系统在较低的催化温度250°C时获得>80%的NOx脱除效率。     

供电方式对介质阻挡放电-催化降解苯的影响

为研究能量注入方式对等离子体降解有机污染物的影响,分别将交流高压和双极性脉冲高压引入介质阻挡放电反应器,结合Mn催化剂对苯进行降解,研究供电方式对放电特性、苯去除率和产物选择性的影响。结果发现,与交流电源相比,脉冲电源供电下能量在极短的时间里注入到反应器内,产生瞬间大功率放电和高能活性粒子,可以实现对苯的高效降解和较高的CO2选择性。此外,相同功率下脉冲介质阻挡放电(DBD)的臭氧质量浓度更多,更有利于与Mn催化剂结合对苯进行降解。在电压为18.8kV的条件下,对苯的去除率最高可达98%,CO2转化率可达77%。     

介质阻挡放电在绝缘材料表面改性中的应用

介质阻挡放电(DBD)用于绝缘材料表面改性是当前等离子体和材料改性领域的热点研究问题之一。通过介绍DBD的产生方法及放电特性,并分析了DBD等离子的物理化学过程,在此基础上综述了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的机理,改性的方法、改性的影响因素等,并分析了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的国内外研究现状、应用前景及研究中存在的主要问题等。     

介质阻挡放电电气参数与反应器参数的测量

介质阻挡放电(DBD)是产生大气压低温等离子体的主要途径之一,准确地测量其电气参数与反应器参数对优化DBD等离子体反应器设计和提高放电效率具有重要意义。通过所建立的实验装置测量了DBD的电压-电流波形图、放电发光图像及电压-电荷Lissajous图形,利用所得到的测量结果进一步计算得到DBD的介质电容、气隙电容、起始放电电压和放电功率等电气参数和反应器参数,并将这些值与根据反应器结构计算得到的值进行比较。结果表明,测量结果得到的DBD电气参数和反应器参数与反应器结构计算得到的值是基本一致的。     

大气压空气中纳秒脉冲介质阻挡放电特性分析

介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)是产生低温等离子体的重要方法,纳秒脉冲条件下DBD与普通交流下的放电不同。通过单极性纳秒脉冲激发大气压空气中DBD,计算纳秒脉冲DBD的电气参数,与交流或微秒脉冲放电的电气参数相比较,并对比放电图像与电流波形的关系,探讨了放电机制。研究结果表明,纳秒脉冲DBD的放电电流呈双极性,气隙上发生2次放电过程,其电气参数高于常规交流和微秒脉冲DBD的电气参数。随着空气间隙距离的增加,均匀放电向丝状放电的转化与电流脉冲波动相关。由于微放电持续时间与施加脉冲处于同一个数量级,且基本同时发生在气隙中,很难在同一位置上存在数个连续的微放电,这对放电的均匀性有利。     

介质球填充对介质阻挡放电装置性能的影响

低温等离子体催化是一种新型的污染物处理技术,将高介电常数的球形催化剂置于介质阻挡放电(DBD)装置放电气隙内,是低温等离子体-催化剂系统的常见类型。为了探讨介质球填充对介质阻挡放电装置工作性能的影响,进行了基于电压-电荷李萨如图形原理的试验研究,结果表明,采用介质球填充介质阻挡放电装置的放电区域,可有效降低起始放电电压,增加放电功率,导致上述试验结果的原因,在于介质球填充介质阻挡放电装置后,介质阻挡放电装置的气隙区域会产生场强增强现象。     

微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备Ni/CeO2催化剂及其甲烷干重整催化性能

催化剂的粒径对其催化性能有很大影响,为了提高催化剂的性能及制备效率,提出了一种微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂的方法,制备了物质的量比n(Ni)∶n(Ce)=1∶10、1∶20、1∶100的Ni/CeO2催化剂.对其甲烷干重整催化性能进行评价.结果 表明:n(Ni)∶n(Ce)=1∶20时对甲烷干重整活性最高.并且微波等离子体辅助溶胶凝胶法制各催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的活性和高空速转化性能均高于传统浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20).对微波等离子体辅助溶胶凝胶法和浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的XRD、SEM表征:XRD谱图显示微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂CeO2峰的半高宽大于浸渍法制备的催化剂;通过SEM表征得到微波等离子体辅助溶胶凝胶法)浸渍法)制备的催化剂颗粒主要分布在50～100 nm(100～150 nm),约占比41％(37％).基于对放电光谱的分析,微波等离子体辅助溶胶凝胶法引入了NH、OH等活性基团,并且提供了148 K/ms的淬冷速率,较高的淬冷速率会有效降低催化剂粒径,提高催化活性.     

基于SIMULINK的介质阻挡放电的仿真

为了深入地理解DBD的放电机理和优化DBD等离子体反应器的设计,在分析DBD微放电过程和等效电路的基础上,建立了基于SIMULINK的DBD动态仿真模型。为了更真实地反映DBD的放电情况,模型中采用一个电压控制电流源(CCS)来模拟DBD的微放电,同时考虑到了微放电的起止及幅值衰减的影响。用所建立的模型对空气中DBD放电进行仿真,计算得到放电电流、气隙电压和李萨育图形等放电参量。仿真结果及分析表明,放电模型可以用来对DBD进行仿真研究,所得的结果能真实地反映DBD的放电情况。     

预电离大气压低温等离子体射流及其在表面清洗中的应用

具有高化学活性的大气压放电低温等离子体射流具有潜在的应用价值。为此,介绍了一种利用预电离办法产生Ar/O2等离子体大气压低温射流及其在表面油污清洗中的应用。采用针电极放电等离子体作为预电离源,为射流介质阻挡放电(DBD)提供种子电子,使得射流DBD的击穿与维持电压得以降低,即使在氧气与氩气体积比高达6%时,也可以产生均匀稳定的放电模式。采用光纤温度传感器检测得到放电等离子体气体温度在390～440K,而Boltzmann斜率法计算得到的电子激发温度为4640K,通过示踪元素法计算得到氧原子数密度在1017 cm-3量级。将该射流应用到玻璃表面油污清洗,最大清洗速率可达0.1mm/s。所以预电离技术可以产生具有高化学活性的均匀放电的大气压低温等离子体射流,该射流在表面油污清洗中具有较高效率。     

电极结构及填充介质对二氧化碳重整甲烷制合成气的影响

为了考察电极结构及填充介质对放电及二氧化碳重整效果的影响,对线管式介质阻挡放电(DBD)反应装置3种不同电极结构及下的电信号进行了测量,并分析了不同电极结构及不同形貌填充介质下的重整效果。结果表明:反应气体为CH_4和CO_2,DBD反应装置的内电极分别为光滑电极、螺纹电极、线圈电极时,反应装置放电起始电压依次减小。相同电压下,线圈电极下放电功率大于其他2个电极,CH_4和CO_2的转化率也高于其他2个电极所在的反应器,但是CO的选择性明显低于其他2个电极。在放电间隙填充介质后,介质表面形成极化电场,放电区域局部场强增大,促进CH_4和CO_2的分解,活性三氧化二铝小球对CO_2有一定的吸附性,填充三氧化二铝小球下CO_2的转化率高于玻璃珠填充;与球状填充介质相比,填充不规则块状活性三氧化二铝时,放电区域产生的局部电场放电强度增大,CH_4的转化率有明显的提升,但是与无填充相比其对CO_2转化影响很小。     

平行磁场对脉冲针–板介质阻挡放电物理化学特性的影响EI北大核心CSCD

为在大气压下产生高强度的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体,该文利用永磁铁产生平行于电场方向的磁场,用于增强纳秒脉冲针–板DBD等离子体的物理化学活性,并探究不同脉冲参数下磁场对等离子体特性的影响规律和机制。考察平行磁场辅助脉冲针–板DBD等离子体的动态演化特性,并从电学、光学和臭氧生成特性等方面研究了脉冲电压幅值、上升沿时间和下降沿时间等参数对平行磁场辅助脉冲针–板DBD特性的影响规律。实验结果表明:平行磁场通过磁化电子改变DBD等离子体特性;施加平行磁场后,针–板DBD中空间流光放电及介质表面流光放电强度增强;不同脉冲放电参数下,施加平行磁场对放电强度及臭氧产量均显示出增强效果,在短脉冲上升沿时间条件下平行磁场的增强效果尤为显著。     

多脉冲均匀介质阻挡放电特性的仿真及实验研究

为了简化实验,优化反应器设计,扩大均匀介质阻挡放电的应用范围,基于用电压控制电流源(VCCS)模拟均匀放电过程的介质阻挡放电(DBD)等效电路模型,利用Simulink建立了大气压多脉冲均匀DBD的动态仿真模型。模型中采用适于表征均匀DBD的VCCS激励信号,建立了开关控制模块再来对VCCS进行控制,从而实现对放电电流脉冲个数的调节。利用所建模型对大气压氖气中平板电极结构DBD的电气特性进行了仿真,得到了不同条件下多脉冲均匀DBD的电压电流波形以及Lissajous图形。同时,建立了大气压氖气中DBD实验装置并对不同电压幅值下的放电特性进行了实验研究,还将仿真与实验所得到的结果进行了比较。结果表明,利用所建模型仿真得到的电压电流图形和Lissajous图均与实验测量结果相符合,验证了仿真模型的正确性。利用仿真模型进一步计算得到了实际实验过程中无法直接测量获得的放电参量,如气隙电压、介质电压、放电电流、放电功率、传输电荷等。由仿真得到的伏安特性曲线可知,氖气中多脉冲放电除第1次脉冲放电为Townsend放电转化为辉光放电,其余脉冲放电皆为辉光放电。     

不同电源激励下多针-平板介质阻挡放电特性比较

利用多针-平板电极在大气压空气中产生介质阻挡放电(DBD)等离子体,通过实验研究比较了μs脉冲和高频电源激励下的放电特性。测量了放电的电压电流波形图等电气特性,同时获得了放电发光图像及光谱特性等光学特性。计算得到放电功率、传输电荷、振动温度和电子密度等主要放电参量,研究了不同电压幅值下这些放电参量的变化规律,并结合放电机理对实验结果进行分析。结果表明:μs脉冲DBD比高频DBD更强烈,脉冲电压幅值的上升速率快,迅速在放电空间产生很高的过电压,加上脉冲放电过程中两次放电的相互影响,有效降低了放电空间的场强,因而脉冲DBD具有更好的放电均匀性和更高的放电效率。     

聚酰亚胺薄膜的等离子体改性及其机理探究

为了研究大气压空气介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)对聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜的表面改性,文中首先利用搭建的介质阻挡放电平台测试了不同材料、不同气隙距离下的DBD电气特性及其放电图像,并获得了较为均匀的DBD放电模式。之后利用得到的等离子体对PI薄膜进行不同时间的处理,并测试了其接触角、表面能以及傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR),揭示了等离子的作用机理。研究结果表明:相对于玻璃和环氧树脂,陶瓷作为阻挡介质时其放电更为均匀;随着陶瓷间气隙距离的增大,放电持续时间和放电均匀度均减小,但放电功率密度增大,较小的气隙距离更适合于聚合物的表面改性;随着等离子体处理时间的增加,PI薄膜表面的接触角减小,而表面能增加。研究发现,等离子体处理在PI薄膜表面引入的-OH、-NH2等极性亲水基团以及刻蚀造成的粗糙度增加是其亲水性和表面能增加的主要原因。     

介质阻挡放电对甲烷离解及燃烧火焰的影响

介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）燃烧强化是等离子体技术领域发展起来的新的应用途径。在未燃烧的气体燃料或者可燃混合气体中进行DBD,利用放电产生的活性自由基,影响燃烧系统的化学平衡,进而达到改善燃料燃烧特性的目的。采用光谱仪分别对放电间隙和燃烧火焰进行光谱测量,并对燃烧的火焰形态进行记录。实验结果表明,甲烷放电后离解生成了CH基和H基,放电电压增加,CH基对应的光谱强度相应增加;放电处理后的甲烷燃烧火焰主要组成成分发生变化;在一定放电条件下,火焰产生回火现象。利用Fluent仿真软件研究了CH基和H基对甲烷燃烧的影响,仿真结果与实验结果吻合。研究认为甲烷燃烧特性的改善是DBD使甲烷离解生成的CH基和H基造成的。     

低温等离子体化学毒剂洗消技术研究进展

该文主要探究低温等离子体化学毒剂洗消技术的研究进展.首先指出化学毒剂的种类、危害性以及洗消化学毒剂的必要性,并探讨传统洗消技术和催化剂洗消技术的可行性与发展状况,分析其优势和不足;其次介绍了低温等离子体技术并总结了等离子体射流、介质阻挡放电、微波等离子体等放电形式在化学毒剂洗消中的应用,归纳了等离子体洗消毒剂的反应对象、反应条件、放电时间、降解效率;然后,对等离子体协同催化洗消化学毒剂技术进行了展望,并探讨等离子体洗消化学毒剂机理;最后指出了等离子体洗消技术发展成为大型洗消设备和系统存在的技术难题.该研究对促进低温等离子体技术在化学毒剂中洗消应用具有一定的参考价值.     

电化学直接转化二氧化碳为固体碳的研究进展EI北大核心CSCD

二氧化碳(CO_(2))的大规模排放引发了一系列环境问题。利用电化学技术将CO_(2)直接转化成固体碳具有成本低、转换效率高和产物选择性高的优点。并且,纳米结构碳具有较高的经济价值。该文介绍了利用电解熔融盐技术将CO_(2)转化为固体碳的基本原理。分别从电解锂基碳酸盐和非锂碳酸盐两个方面对其研究进展进行分析。讨论了利用电解熔融盐技术将CO_(2)转化为固体碳的经济效益,并列举了几种有望实现大规模商业应用的生产模式。介绍了液态金属的主要性质,分析了液态金属基催化剂在直接转换CO_(2)为固体碳领域的突破性进展以及该技术的主要经济参数。最后,对基于电化学直接转化CO_(2)为固体碳的主要技术问题进行了展望。