2011丁玉柱介质阻挡放电对甲烷离解及燃烧火焰的影响

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脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH_4直接转化_高远

关键词：纳秒脉冲放电微秒脉冲放电介质阻挡放电 CH4 转化氢气产率中图分类号：O461；O646.9
Plasma Enhanced CH4 Direct Conversion in Pulsed Dielectric Barrier Discharges
Gao Yuan1,2 Zhang Shuai2 Liu Feng2 Wang Ruixue2 Wang Tielin1 Shao Tao2,3 （1. Wuhan Institute of Technology Wuhan 430074 China
介质阻挡放电（Dielectri电空间的气体放电形式，贯穿两电极的放电通道被气隙中的绝缘介质阻挡，从而在通道中产生较均匀的高能量密度、大面积低温非平衡等离子体。影响介质阻挡放电特性的因素很多，采用不同的电源、介质材料、金属电极材质、反应气体种类等，都能对介质阻挡放电过程及产生的等离子体有明显的影响。
综合国内外研究成果，目前的等离子体 CH4 裂解相关研究大部分都是在高频、高压、交流电源下进行的，反应过程中由于注入能量的大部分用于加热气体分子，能量利用率偏低。当采用脉冲电源时，在同种实验条件下微秒电源比纳秒电源更容易激发放电，且微秒放电下的最大传输电荷量和单脉冲能量更高，但纳秒激励下瞬时功率更高[18]。为了研究微秒脉冲和纳秒脉冲两种放电形式对甲烷裂解反应的影响，本文利用微秒脉冲电源和纳秒脉冲电源激励产生 DBD 等离子体处理 CH4 转化，研究了不同脉冲激励电源、不同重频和不同 CH4 流速等条件对 CH4 转化反应中气态产物的影响。
（1. 武汉工程大学武汉 430074 2. 中国科学院电工研究所北京 100190 3. 中国科学院大学北京 100039）

介质阻挡放电功率测量及各参量变化规律

图 5 单周期电荷传输量随激励电压的变化关系 F ig. 5 Charge transfe r va lue pe r one cy cle as a function of app lied vo ltage
2. 4 气隙有效电场强度气隙有效电场强度 E g 随激励电压和激励频率
的变化关系如图 6 所示. 从图中可以看出: E g 随 V 的增大而呈线性增加; 试验采用的 10, 14 kH z两种频率的 E g - V 图形几乎重合, 说明激励频率对 E g 的影响很小. 另由气隙有效电场强度 E g 公式可知: 要有效增大 DBD 放电时的 E g, 需采用较小的放电间隙, 介电常数大且厚度较薄的介质.
- V L issa jous) 图形法. 目前认为 Q - V L issa jous图形法测量 D BD 放电功率效果较好 [ 3- 6] , 但未见对
DBD 放电参量进行系统的分析, 文中利用该方法对 DBD 各放电参量进行较为细致的研究.
电容 C 充电.
1 Q示, 对应的 CH 1 和 CH 2 通道波形如图 2b所示. 从图可以看出: 在一个放电周期内, A B, C D 为微放电阶段, A, C 点为放电起始点, B, D 为放电终止点; B C, D A 阶段为放电熄灭后, 电源向 DBD总
图 2 DBD 放电典型 Q - V L issajous图形及其放电电压波形
图 4 等效电容随激励电压的变化关系 F ig. 4 Equivalen t capac itance as a function
o f applied vo ltage
由图 4a可以看出, 当 DBD 放电装置结构参数确定时, 放电熄灭阶段的总电容 C 受 V, f 变化的影响较小, 其值在一个较小范围内变化, 试验测得其变化范围为 26. 5 ~ 27. 5 pF. 图 4b 表明: C d 随 V, f 的升高而增大, Cg 随 V, f 增大而略有下降, 其值在

介质阻挡放电特性及其影响因素.

.
图6石英介质厚度对DBD放电特性的影响
Fig .6Comparis on of discharge power with different thickness
of barrier quartz under varied
voltage
图7陶瓷介质厚度对DBD放电特性的影响
Fig .7Comparis on of discharge power with different thickness
图2是常压下空气中以陶瓷为介质的介质阻挡放电形貌,可以看出,大量的微放电无规则地分布在整个放电空间内,均匀、漫散且稳定,接近低气压下的辉光放电,但实际上是由大量细微的快脉冲放电通道构成的
.
图2常压空气中介质阻挡放电形貌
Fig .2D ielectric barrier discharge i m age in air under nor mal
的能量大小起决定作用.在常压较大气体浓度下,只有通过提高气隙电场强度得到大量高能电子,才能使介质阻挡放电顺利进行.
由图1可知采用单阻挡介质时,气体击穿放电前放电间隙电场强度为:
E g =
V εd
l d εg +l g εd
(2
式中V为外加电压;εd、εg分别为介质及气体的相
对介电常数;l d、l g为介质厚度和气隙宽度.
由式(2可见,增加外加电压V和相对介电常数εd ,减小放电间隙l g和介质厚度l d ,可以获得较强的放电间隙电场强度.
113放电形貌及等离子体空间分布特性
由112可知,微放电是介质阻挡放电的核心.由
于介质的绝缘性质,微放电能够彼此独立地发生在放电气体间隙里的很多随机位置上,每个微放电通道相当于弧光放电中的流光击穿.

《柱状空间内不同浓度甲烷爆炸传播特性的实验研究》范文

《柱状空间内不同浓度甲烷爆炸传播特性的实验研究》篇一一、引言甲烷是一种常见的可燃气体，其爆炸传播特性在工业安全、消防安全等领域具有重要研究价值。

柱状空间作为一种常见的空间形态，其内部甲烷爆炸传播特性的研究对于预测和防控甲烷爆炸事故具有重要意义。

本文通过实验方法，研究了柱状空间内不同浓度甲烷爆炸传播特性，为相关领域提供理论依据和实践指导。

二、实验材料与方法1. 实验材料实验所需材料主要包括甲烷气体、空气、实验容器（柱状空间）、高速摄像机、压力传感器等。

其中，甲烷气体浓度为实验变量，空气作为载体，实验容器模拟柱状空间环境。

2. 实验方法（1）制备不同浓度的甲烷气体，分别充入实验容器中。

（2）通过高速摄像机记录甲烷在柱状空间内的爆炸传播过程。

（3）使用压力传感器测量爆炸过程中的压力变化。

（4）分析实验数据，得出不同浓度甲烷在柱状空间内的爆炸传播特性。

三、实验结果与分析1. 爆炸传播速度实验结果表明，随着甲烷浓度的增加，爆炸传播速度呈现先增加后减小的趋势。

在低浓度时，甲烷与空气混合物的爆炸传播速度较慢；随着浓度的增加，爆炸传播速度逐渐加快；当浓度达到一定值后，爆炸传播速度开始减小。

这可能与甲烷的燃烧反应机理及氧气供应情况有关。

2. 爆炸压力变化实验发现，不同浓度甲烷在柱状空间内爆炸时，压力变化趋势不同。

低浓度甲烷爆炸时，压力上升较慢，峰值较低；随着浓度的增加，压力上升速度加快，峰值增大；当浓度过高时，压力上升速度反而减慢，峰值降低。

这可能与甲烷的燃烧反应放热速率及气体动力学特性有关。

3. 爆炸火焰形态通过高速摄像机记录的爆炸过程发现，不同浓度甲烷的火焰形态有所不同。

低浓度甲烷的火焰较为分散，传播速度较慢；随着浓度的增加，火焰逐渐变得明亮、紧凑，传播速度加快；当浓度过高时，火焰形态变得不稳定，传播速度减慢。

这可能与甲烷的燃烧反应过程及气体流动特性有关。

四、结论本文通过实验研究了柱状空间内不同浓度甲烷爆炸传播特性，得出以下结论：1. 甲烷浓度对爆炸传播速度、压力变化及火焰形态具有显著影响。

大气压下影响介质阻挡放电的因素分析

文献标志码：Ａ
文章编号：０９２９２０）５０２４１０ —９３（０８０ —０５ —０
ＡｎａｙｉｏＰａｔａＩｌｅｉＦａｔｒｌｓｓｆｒｉｌｎｆｎｃｎｇｕｃｏｓｏＤｉｌｃｒｃｎｅｅｔｉＢａｒｅＤｉｃｒｅｔｒｉｒｓｈａｇａＡｔｏｐｈｅｉＰｒｓｕｅｍｓｒｃｅｓｒ
究表明：择介电常数较大、选较薄的介质及提高外加电压可以获得较大功率的放电，同时，随外加电压的增加，气
隙距离的减小介质等效电容是增大的。
关键词：质阻挡放电；响因素；率介影功
中图分类号：Ｍ２６Ｔ３Ｔ０；Ｍ８
料的性质，厚度，电源电压对ＤＢ的影响以及外加电Ｄ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｌｂｒｔｒｓｕｙｎｈｆｃｏｓｈｔｎｌｅｃｅａｏａｏｙｔｄｏｔｅａｔｒｔａｉｆｕｎｅＤＢＤｈａｍａｅｔｏｓｂｅｏｏｔｍｉｅｈｓｄｉｐｓｉｌｔｐｉｚｔｅ
刘璐等：大气压下影响介质阻挡放电的因素分析
绝缘材料２０，１５０８４（
大气压下影响介质阻挡放电的因素分析
刘璐，孙岩洲，张峰
（南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作河４４０）５００
摘要：为了在实际中优化反应器设计，提高放电效ห้องสมุดไป่ตู้，对影响介质阻挡放电的因素加以研究。通过实验室建立的放电装置研究了介质材料厚度和外加电压对放电特性的影响以及外加电压和放电气隙对介质等效电容的影响。研

基于＂介质阻挡放电＂原理的煤炭脱硫实验研究

ＩＳＮ１０２Ｓ０
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－
４５９６
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实
验
技
术
与
管
理
第２７卷
第２期
２１００年２月
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—
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Ｃ１０４ＴＮ１ —２３／
ＥｘｅｉｎａｃｏｏｙａｄＭａａｅｎｐｒｍｅｔｌＴｅｈｎｌｇｎｎｇｍｅｔ
获得了广泛的应用，半导体刻蚀、料表面改性、在材微电子技术、用水处理、饮环境工程等高科技领域具有潜
１ＤＤ的发展现状Ｂ
ＤＤ是一种有绝缘介质插入放电空间的气体放Ｂ
电形式。插入的绝缘介质可以限制电流密度的自由增长，而阻止放电发展到电弧阶段。利用ＤＤ可以实从Ｂ现烟气除硫，而且远远优于传统的石灰除硫法，已取得
在的应用价值，引起了世界许多研究者的高度关注。
ＤＢＤ技术具有十分巨大的潜力与广阔的发展前景［。１］
了很好的应用效果。综合国内外文献报道，些研究一者开始利用ＤＤ技术进行烟气的脱硝脱硫、Ｂ分解有害气体及净化汽车尾气等方面的研究工作。
（ｃｏｌｆＩｆｒｔｎａｄＥｌｃｒｃｌｇｎｅｉｇ，ＳｈｏｎｏｍａｉｎｅｔｉｏｏａＥｎｉｅｒｎＣＵＭＴ，ｚｏ２１Ｃｈｎ）Ｘｕｈｕ２１１６，ｉａ

2011丁玉柱介质阻挡放电对甲烷离解及燃烧火焰的影响

关键词：介质阻挡放电；甲烷；燃烧强化；光谱；回火现象
0 引言
介质阻挡放电 (dielectric barrier discharge ， DBD)是在大气压条件下产生非平衡等离子体的常用方法[1]，在等离子体化学、材料表面处理、环境保护以及生物灭菌消毒等工业领域具有广阔的应用前景[2-7]。燃烧强化是介质阻挡放电的一种新的应用，是在未燃烧的气体燃料或者可燃混合气体中进行介质阻挡放电，利用产生的非平衡等离子体的化学活性，影响燃烧的化学平衡，加速燃烧的化学动力学过程，从而提高燃料的点火性能[8]、燃烧速度和稳定性等燃烧特性的一种技术。
Starikovskii A Yu[9]等人的研究表明，脉冲纳秒放电下的丙烷/空气混合气体的火焰吹灭速度是正常火焰的 2 倍，而输入的放电能量不到燃烧能量的 1% 。吹灭速度可认为是燃烧强化的一种体现。 Stange S[10-11]等利用 DBD 放电在丙烷–空气中研究了燃烧强化，结果表明放电情况下的燃料和产物有很大的不同，主要是由于放电对丙烷进行活化产生的非平衡等离子体引起的。非平衡等离子体中某些活性成分是燃烧强化的关键。兰宇丹[12-14]对等离子体燃烧强化进行了数值仿真研究，结果表明等离子体可强化燃烧，使燃烧更稳定，燃烧温度更高。
每半周有许多细丝脉冲，放电为典型丝状放电形式[17]。电流波形中的脉冲细丝的数量在正、负周期不一致，这是因为在电压正、负周期放电发展方向相反，而放电由内电极向外电极发展更容易的缘故。
200
12
电流
100
6
放电电流/mA 电压/kV
0
0
−100
−6
电压 −200
−150 −100 −50 0

介质阻挡放电分解O2／N2的试验及机理分析

ｋｎｂｙｈｇｎｒｙｅｅｔｏｃｒｄｃｄｆｏｔｅｌｗ—ｅｅａｕｅｐａｍａｒａｔｒｌａｉｇｔｈｙ — ｅｉｈｅｅｇｌｃｒｎｗｈｉｈｐｏｕｅｍｈｏｔｍｐｒｔｒｌｓｅｃｏ，ｅｄｎｏｔｅｓｎｒｔｅｉｆｏｏｅａｄｎｔｏｅｉｘｄ．Ｔｈｏｕａｔｎｆｏｏｅａｄｎｔｏｅｏｉｅｉｃｅｓｏｍａｉｈｓｓｏｚｎｎｉｒｇｎｄｏｉｅｅｖｌｍｅｆｃｉｓｏｚｎｎｉｒｇｎｄｉｘｄｎｒａｅｔｘ－ｒｏｍａａｕｒｔｌｖｌｅｆｓｌｉｙ，ａｄｔｅｅｒａｅｗｉｎｒａｅｏ．Ｔｈｏｕｍｅｆａｔｏｓｏｚｎｎｉｒｇｎｄｉ－ｎｈｎｄｃｅｓｔｉｃｅｓｆｈｅｖｌｃｉｎｆｏｏｅａｄｎｔｏｅｓｌｔｃｌａａｅｅｓｅｅｍａｕｅｙＱ— ｉａｕｇｒ．ＥｐｒｎｓｃｒｓｔｉｄａｄｉｅｒａｐｒｍｔｒｅｓｒｄｂＶＬｓｊｓｕｅｘｅｉｔｏｗｅａｈｔｅｃｉｒｗｓｏｆｉｍｅｗｒｃｒｅｕｔｄｅｅｅｔｏａｐｉｏａｅｐａ）ｐｗｒｎｌｔｃｅｄｏｅｖｌｍｅｅａｒｄｏｔｏｓｙｔｆｃｆｐｌｄｖｌｇｅｋ（，ｏｅａｄｅｅｒｌｎｔｏｅｉｔｕｈｆｓｅｔｃｉｆｈｉｕ
ｘｄｎｃｅｓｔｈｅｉｃｅｓｆｉｉｉｌｏｙｅｏｕａｔｏｎｔ／Ｏ２ｍｉｔｒａ，ｅｐｃａｌｏｉｅｉｒａｅｗｉｈｔｎｒａｅｏｎｔａｘｇｎｖｌｍｅｆｃｉｎｉｈｅＮ２ｒｘｕｅｇｓｓｅｉｌｙｆｒｔｅｉｃｅｓｆｏｏｏｕａｔｎ．ｈｎｒａｅｏｚｎｅｖｌｍｅｆｃｉｒｏ

介质阻挡放电及其应用

介质阻挡放电及其应用
介质阻挡放电是指在两个不同介质接触的位置形成电极，当电场
强度足够大时，电子被加速并发生撞击电离，形成等离子体放电。

介
质阻挡放电可以通过改变介质类型和电极形状来实现不同的应用，如：
1. 空气净化器：将空气通过带有高压电极的空气净化器，通过
介质阻挡放电的方式去除空气中的有害物质。

2. 污水处理：将污水通过含有钛板电极的处理池，通过介质阻
挡放电的方式降解有机物质。

3. 焊接：利用介质阻挡放电的高温和化学反应性，将金属焊接
在一起。

4. 生物医学应用：利用介质阻挡放电的方式，将细胞和其他生
物物质分离和检测。

5. 电力设备：在电力设备中使用介质阻挡放电，可用于监测设
备的状态和检测设备中的电介质和电缆。

介质阻挡放电在现代技术和生活中广泛应用，其应用领域仍在不
断扩大。

介质阻挡放电等离子体作用下二甲醚转化液相产物的气相色谱-质谱分析

介质阻挡放电等离子体作用下二甲醚转化液相产物的气相色谱-质谱分析严义刚;王保伟;王庆法;张香文;许根慧【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2008(037)007【摘要】采用气相色谱-质谱(GC-MS)法分析了在介质阻挡放电(DBD)等离子体作用下,二甲醚转化生成的液相产物的组成及含量.分析结果表明,该液相产物中含有22种组分,包括醇、醛和含有甲氧基的有机化合物(如甲醇、乙醇、乙二醇、甲醛、丙醛、甲氧基乙烷、二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷等),并用面积归一化法测定了各成分的含量,其中甲醇、甲醛和1,2-二甲氧基乙烷的质量分数分别达到22.22%,17.80%,26.41%.根据这些有机化合物的结构式,分析并推导出主要液相产物的生成机理,即反应物先被电离分解成各种自由粒子,然后自由粒子自由组合生成各种有机物.【总页数】4页(P729-732)【作者】严义刚;王保伟;王庆法;张香文;许根慧【作者单位】天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TQ424.35【相关文献】1.脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH4直接转化 [J], 高远;张帅;刘峰;王瑞雪;汪铁林;邵涛2.介质阻挡放电等离子体法制备优异光催化合成过氧化氢性能的氮空穴掺杂石墨相氮化碳 [J], 李旭贺;张健;周峰;张洪亮;白金;王彦娟;王海彦3.气相色谱-质谱分析催化裂解制乙烯中的液相产物研究 [J], 孙旭东4.介质阻挡放电和旋转电晕放电等离子体二甲醚转化的对比 [J], 严义刚;王保伟;许根慧5.正戊烷介质阻挡放电等离子体转化的发射光谱研究 [J], 吴祖良;郝晓东;章旭明;周为莉;姚水良;王建新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

甲烷介质阻挡放电等离子体转化的研究

甲烷介质阻挡放电等离子体转化的研究王保伟;杨宽辉;许根慧【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2007(036)011【摘要】运用4个介质阻挡放电反应器,考察了甲烷介质阻挡放电等离子体转化过程中,高压电极位置、放电间隙、内电极形式、氢气与甲烷的体积比、空气冷却方式等因素对甲烷转化率和产物分布的影响.实验结果表明,高压加于外电极时甲烷的转化率明显低于加于内电极时甲烷的转化率;对外电极进行空气冷却后,反应温度升高速率变缓,可将反应温度控制在理想范围(60～150 ℃)内,同时可获得较高的甲烷转化率,且操作安全.反应器参数对甲烷转化率有明显的影响,而对产物分布影响不显著,主要产物为乙烷、乙烯和丙烷.在反应系统中加入氢气,在氢气与甲烷的体积比为1.50时,C2烃选择性为74.50%.【总页数】5页(P1099-1103)【作者】王保伟;杨宽辉;许根慧【作者单位】天津大学,化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TQ039【相关文献】1.氩气/甲烷/空气介质阻挡放电等离子体的发射光谱诊断 [J], 宋漪;楼国锋;张帆;杨洋2.介质阻挡放电等离子体处理载体对CO甲烷化Ni/SiO2催化剂性能的改进 [J], 赵化龙;赵彬然;闫晓亮;刘媛;王勇;刘昌俊3.介质阻挡放电等离子体甲烷部分氧化重整制氢 [J], 王皓;宋凌珺;李兴虎;岳丽蒙4.介质阻挡放电等离子体甲烷/水蒸气重整制氢 [J], 李凡;朱丽华;徐锋5.正戊烷介质阻挡放电等离子体转化的发射光谱研究 [J], 吴祖良;郝晓东;章旭明;周为莉;姚水良;王建新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

介质阻挡放电常压低温等离子体转化甲烷制C2及高碳烃的研究

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第 ** 卷第 D 期
徐大锦等! A 介质阻挡放电常压低温等离子体转化甲烷制 )* 及高碳烃的研究
+&H
! ! "# 内电极温度对反应的影响在相同的条件下，分别考察了以紫铜和不锈钢为内电极时，内电极温度对反应的影响。对于反应器（ "），采用 #$ % 水分别对反应过程中的紫铜和不锈钢内电极进行水冷与无水冷对比，实验结果如图 & （ ’）所示。可以看出对于紫铜内电极，水冷对甲烷转化率的影响在短停留时间下不是很大，但是当停留时间比较长时，甲烷转化率有所降低。这是由于对内电极的水冷导致反应生成的高碳烃物质直接冷凝下来，并和积炭一起覆盖在内电极表面，导致甲烷转化率下降。不同停留时间水冷对反应产物选择性影响的实验结果如图 & （ (）所示。有水冷时，反应 )* ，)+ 烃总选择性降低，乙炔选择性增加，丙烷选择性降低。由于积炭是由乙炔进一步裂解生成，乙炔选择性增加表明积炭减少。这也可以从以不锈钢为内电极的反应结果得到支持。当以不锈钢为内电极，不采用水冷时，反应 +$ ,-. 内就会由于积炭导致反应无法进行，但是使用水冷后，反应则可以持续超过 + /，且与以紫铜为内电极采用水冷时的反应效果基本一致。

介质阻挡放电反应器中的二硫化碳降解特性

Degradation Characteristics of Carbon Disulfide in the Dielectric Barrier Discharge Reactor 作者：李云霞;朱承驻;陈天虎;宋磊;李冬妮
作者机构：合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009
出版物刊名：环境科学研究
页码： 188-193页
年卷期： 2013年第2期
主题词：等离子体;介质阻挡放电;二硫化碳
摘要：为了解cs2（二硫化碳）在介质阻挡放电反应器中的降解特性，提高其去除率，设计并制作了同轴圆柱介质阻挡放电反应器，研究了介质层数、外施电压、中心电极材料及直径、背景气氛种类和RH（相对湿度）对CS2去除率的影响．结果表明：在外施电压（4．0-
6．5kV）较低时，单介质反应器的CS2去除率高于双介质反应器；而在外施电压（6．5-
9．0kV）较高时，双介质反应器对CS2的去除效果更好，增大外施电压有利于cs2的降解．铜丝比不锈钢丝更适合用作反应器的中心电极，此外，增加中心电极的直径也可提高CS2去除率．当中心电极直径从3．2mm增至4．8mm时，CS2平均去除率由63％增至75％，但平均质量能耗由510kJ／mg增至6IlkJ／mg．同等条件下，Cs2在氧气中的平均去除率（74％）最大，空气（59％）中次之，氮气（48％）中最小；背景气氛中适量的RH（26％）有助于提高CS2去除率，但RH太大（大于50％）反而会降低CS2去除率．。

介质阻挡放电去除NO的实验研究_赵文华

文章编号:025322468(2004)0120107204 中图分类号:O539 文献标识码:A介质阻挡放电去除NO 的实验研究赵文华,张旭东　(清华大学工程力学系,北京　100084)摘要:设计了一套高压电源和同轴圆柱-筒介质阻挡放电反应器装置,进行了冷等离子体去除NO 的实验研究,结果表明该方法是有效的.研究了气体流量、NO 初始浓度、放电电压、O 2含量以及中心电极尺寸对NO 去除效率的影响.当流量较小或NO 初始浓度较低时,有较高的去除率;流量变大和NO 初始浓度增加时,NO 的去除率将下降.放电电压升高,NO 去除率将增大.O 2的存在会降低NO 的去除率.放电管其它特征尺寸给定条件下,中心电极存在一个最佳直径,使得NO 的去除效果最为理想.关键词:介质阻挡放电;冷等离子体;NO 去除The experimental research of N O removal with the dielectric barrier dis 2charge non 2thermal plasmaZH AO W enhua ,ZH ANG Xudong (Department of Engineering M echanics ,Tsinghua University ,Beijing 100084)Abstract :A set of experimental setup of the high v oltage power and coaxial cylinder 2tube dielectric barrier discharge reaction vessel is designed to investigate NO rem oval with non 2thermal plasma produced by barrier discharges.The method is proved to be effective.The in fluences of the gas flow rate ,NO initial concentration ,applied v oltage ;contents of O 2and the diameter of the central electrode on the NO rem oval rate are al 2s o investigated respectively.The NO rem oval rate is high at small gas flow rate or low NO initial concentration ,while it will decrease remark 2ably with the gas flow rate or NO initial concentration increasing.M oreover ,the rem oval rate will increase with the discharge v oltage increas 2ing.The existence of O 2can lead to the decreasing of the NO rem oval rate.The diameter of the central electrode will als o in fluence the NO re 2m oval rate ,and when the other conditions are given ,the optimal NO rem oval rate can be obtained through the optim ization of the diameter of the central electrode.K eyw ords :dielectric barrier discharge ;non 2thermal plasma ;NO rem oval收稿日期:2003202224;修订日期:2003205229作者简介:赵文华(1938—),男,教授zhaowh @ 汽车排气现已成为继煤烟之后城市主要的污染源,控制汽车排气污染成为各国竞相研究的重要课题.目前,有许多种汽车尾气排放控制的技术,如废气再循环(EG R )、燃油添加剂、附加催化反应装置等,这些技术各有优缺点.相比C O 和HC ,NO x 的去除更为困难[1].因此有待研究能够高效去除NO x 的新技术.作为一种独特的方法,近些年来,冷等离子体(non 2thermal plas 2ma )在空气污染净化,尤其是NO x 去除方面的应用逐渐引起了人们的重视[2].产生冷等离子体的方法有多种,例如电晕放电、介质阻挡放电等.这两种方法所用设备均非常简单,具有实用价值.本文设计了一套工频高压电源和同轴圆柱2筒电极介质阻挡放电装置,对介质阻挡放电去除NO (汽车尾气中NO x 的80%是NO [3])进行了初步的研究.1　实验系统实验系统如图1所示.整个系统可以分为4部分:供气系统、电源及其控制系统、放电管反应器与气体检测系统.供气系统包括NO 标准气气瓶(919%NO +N 2)和N 2ΠO 2混合气气瓶(9915%N 2+015%O 2)(研究O 2含量对NO 去除的影响除外),以及配套的流量调节装置.调节第24卷第1期2004年1月环　境　科　学　学　报ACT A SCIE NTI AE CIRCUMST ANTI AE V ol.24,N o.1Jan.,2004图1　实验系统示意图Fig.1　Schematic diagram of theexperimental system 两种混合气的流量,可得到不同NO 浓度的NO ΠN 2ΠO 2混合气体.实验所用的电源由以下几部分组成:电源控制箱、1∶250升压变压器、电源输入遥控装置以及调压遥控装置.电源控制箱将输入的工频(50H z )电经调压后输入变压器,同时显示电压及电流信号.当回路中电流超过设定值时,控制箱自动切断电源.为安全和操作方便起见,电源开关和电压调节均采用遥控装置进行操作.放电管反应器结构如图2所示.管外层均匀包裹一层锡箔,和高压电源的地端相连.处理后的气体经出气口和管路相连排出,接受气体分析仪器检测.11绝缘塞子　21进(出)气口　31中心电极41接地电极　51石英玻璃套管图2　同轴圆柱2筒电极介质阻挡放电管反应器结构图Fig.2　Schematic of coaxial cylinder 2tube electrodedielectric barrier discharge reaction vessel 放电区长度(即为锡箔层接地电极的长度):L =250mm.中心电极直径D 1=1418mm(研究中心电极直径对NO 去除的影响除外).石英玻璃管介质层内径D 2=2010mm.采用K M900型便携式烟气分析仪来分析气体组分.该仪器可自动分析混合气体中的多种组分(如N 2、O 2、NO 、NO x 、S O x 等)的含量.2　实验结果采用上述系统进行了初步实验,混合气体经过放电处理后,NO 浓度会降低.对放电处理后的混合气体进行成份分析,其成份仍然是N 2、O 2和NO.说明冷等离子体去除NO 的反应产物主要是N 2和O 2,这和文献[4]中给出的冷等离子体还原NO 的机理是相一致的.在此基础上,本文进一步研究了气体流量、NO 初始浓度、施加电压、O 2含量以及中心电极直径对NO 去除效果的影响.为叙述方便,定义如下符号:混合气体流量:Q (m 3Πh );NO 初始浓度:C in (10-6);NO 残余浓度:C out (10-6);NO 去除率:η=C in -C out C in×100%.211　气体流量和NO 初始浓度对去除率的影响中心电极施加电压固定(U =16kV ),改变混合气体流量(Q =0105、0106、0108、0110、0112、0115、0120、0125m 3Πh ),在不同NO 初始浓度(C in =100×10-6、200×10-6、300×10-6、400×10-6、500×10-6、600×10-6)下进行实验.结果见图3.从图3看出,流量较小、NO 初始浓度较低的情况下,均可取得比较好的去除效果.212　电压对去除率的影响给定初始浓度C in =400×10-6,在不同混合气体流量下改变中心电极电压进行了实验.结果如图4所示.实验发现,当中心电极电压U 升至615kV 时,放电管排出的混合气的NO 浓度突然减小.电压增加,NO 去除率随之增加.213　O 2对NO 去除率的影响固定混合气体流量(Q =011m 3Πh )(加入O 2后的流量)情况下,在不同NO 入口浓度C in 下,801环境科学学报24卷　(a )η2Q 关系 (b )η2C in 关系图3　N O 初始浓度和混合气体流量对N O 去除率的影响Fig.3　In fluences on the NO rem oval rate of NO initial concentration and gas flow rate加入不同比率的O 2(2%、4%、6%、8%),进行实验.结果如图5所示.从图中可以看出,O 2的加入会导致相同情况下NO 去除率降低,O 2加入的量越多,去除率降低得也越多.当O 2含量达到8%时,NO 去除率降低不到10%.图4　C i n =400×10-6时不同流量下N O 去除率随中心电极电压的变化关系Fig.4　Curves of η2U at different gas flow ratesand C in =400ppm 图5　Q =011m 3Πh ,不同O 2含量下的η2C i n 曲线Fig 15　Curves of η2C in with different O 2contents at Q =0110m 3Πh(a )Q =0110m 3Πh 的η2C in 关系 (b )C in =400×10-6的η2Q 关系图6　中心电极直径对N O 去除率的影响Fig.6　In fluences on the NO rem oval rate of the diameter of the central electrode214　中心电极直径对去除率的影响保持放电管其它特征参数不变,采用3支直径分别为12mm (M1)、1418mm (M2)与16mm (M3)的不同中心电极,进行了2组实验.图6(a )是混合气体流量一定(Q =0110m 3Πh )时,NO 去除率随初始浓度的变化曲线.图6(b )是NO 初始浓度一定(C in =400×10-6)时,去除率随混合气体流量的变化曲线.实验结果显示,中心电极直径变化对NO 的去除有着显著的影响.采用M2电极时NO 的去除率在3种情况里最高,这说明在放电管其他特征参数给定的条件下,中心电极直径既非9011期赵文华等:介质阻挡放电去除NO 的实验研究011环境科学学报24卷越大越好,也非越小越好,存在一个最佳值,使得NO的去除率最高.3　分析与讨论根据冷等离子体去除NO的反应机理[4],可知放电生成的高能电子数密度的大小对NO的去除效果有关键性的影响.更深入的研究[5]指出,对于介质阻挡放电管去除NO的情形,影响去除率的还有2个关键因素:气体在放电管内的停留时间与有效的放电时间.气体的流量越小,在放电管内的停留时间越长,去除NO的反应发生得也就越多,从而NO的去除率就越高.文献[6]指出,O2的加入会降低放电产生的高能电子数的密度,这将导致NO去除率的降低.除去外界加入的O,NO被还原后生成的O2同样也会影响高能电子数的密度.NO初始浓2的浓度也越高,因而NO去除率也越低.对于介质阻挡放电进行数值模度越高,反应生成的O2拟的结果表明[7],尽管外加电压在一个较大范围内变化,但放电时由于空间电荷的屏蔽作用,放电间隙内的电场强度基本保持不变,也就是说,电压的变化对高能电子数密度没有太大的影响.但由于在交变电压变化的整个周期内,并不都在放电[8],只有当施加电压达到起始击穿电压时,才开始放电,而当施加电压达到峰值电压时,放电截止.因此在一个周期内,只有部分时间发生去除NO的反应.施加电压提高,将延长有效的放电时间,从而会提高NO的去除效率.中心电极直径的变化会影响起始击穿电压[6],进而影响有效的放电时间.中心电极直径越大,起始放电电压越低,电源变化的一个周期内有效放电时间越长,有助于提高NO的去除效率;但同时,气隙的截面积随着中心电极直径的增大而减小,气体在放电管内的停留时间缩短了.因此,不需改变其他条件,选择合适直径的中心电极,即可使得NO的去除效率达到最佳.4　结论(1)混合气体的流量以及NO的初始浓度对NO的去除有着明显的影响.流量较小和初始浓度较低时,可以达到很好的去除效果.流量和初始浓度增加,NO去除率都将下降.(2)放电电压对NO去除率有显著的影响.电压越高,去除率越大.(3)O2的存在会降低NO的去除率,O2含量越高,NO的去除率越低.(4)保持其他条件不变,改变中心电极的直径对NO的去除率也有影响.中心电极直径存在一最佳值,使得放电管去除NO的效率最高.参考文献:[1]　Sawyer R F,Harley R A,Cadle S H,et al.M obile s ources critical review:1998NARST O assessment[J].Atm ospheric Environ2ment,2000,34:2161—2181[2]　Hacham R,Akiyama H.Air pollution control by electrical discharges[J].IEEE T ransactions on Dielectrics and E lectrical Insula2tion,2000,7(5):654—683[3]　Fujii T om io,Rea M assim o.T reatment of NO x in exhaust gas by corona plasma over water surface[J].Vacuum,2000,59:228—235[4]　G al A,K urahashi M,K uzum oto M.An energy2consum ption and byproduct2generation analysis of the discharge non2thermal plasma2chem ical NO2reduction process[J].Journal of Physics D:Applied Physics,1999,32:1163—1168[5]　张旭东.介质阻挡放电冷等离子体去除NO的研究[D].北京:清华大学,2003[6]　王文春,吴彦,李学初,等.NO,N2气体中电源放电高能电子密度分布的光谱实验研究[J].环境科学学报,1998,18(1):51—55[7]　Penetrante Bernie M,Hsiao M ark C,M erritt Bernard T,et al.C om paris on of electrical discharge techniques for non2thermal plasmaprocessing of NO in N2[J].IEEE T ransactions on Plasma Science,1995,23(4):679—687[8]　徐学基,诸定昌.气体放电物理[M].上海:复旦大学出版社,1995:309—335。

介质阻挡放电斑图动力学研究进展.pdf

*& ,(# 统% : 虽然各个系统斑图形成的具体物理机制各
光放电成为人们研究的一个热点 : 稳定的 = >气大气压辉光放电很容易实现 ! 而空气 !?!@!) A等气体大气压放电容易向丝状放电转化 ! 因而对它们的研究是实现工业应用的必然要求 : 另外 ! 斑图模式的介质阻挡放电也具有广泛的应用前景 : 例如材料的局域生长 ! 在适当的控制条件下放电丝能自组织排列成规则的结构" 斑图 $ ! 而放电丝内材料的生长速度高于放电
!! 介质阻挡放电的应用及其斑图动力学
介质阻挡放电 " 简称 2 是一 < 2! 又名无声放电 $ 种有电介质插入放电空间的气体放电 ! 一般工作在交流电压下 ! 而且远离热力学平衡态 ! 是一种典型的非 : 根据放电气体成分 ’ 介质材料性质 ’ 放电气隙宽度等实验条件 ! 介质阻挡放电平衡态交流气体放电
& + 性% : 它广泛存在于自然界 ! 如斑马身上的条纹 !
压下以一种经济 ’ 有效的方式产生臭氧而被应用于臭氧发生器等领域 : 对于弥散模式最有应用前景的就是大气压辉光放电 ! 因为在许多应用领域 " 如材料表面的高速处理等 $ 要求产生的等离子体是均匀的 ! 并且
般来讲 ! 条纹斑图总是六边形斑图在增加电压过程中某一特征方向的点连接成条状结构形成的 : 在文 & 献% 中他们利用高速相机对静态的环状结构进行 $ , 了时空测量 ! 发现这种静态环状结构是多个瞬时点斑图的积分效果 ! 在某一时刻点斑图是运动的 ! 点沿着一定的方向运动形成环形轨迹 : 这是较早利用高速相机对斑图时空动力学进行的测量 : 最近 ! 他 *; 们在 ! " 值不到 #J 3 A A . 的氮气交流放电中还观

介质阻挡放电等离子体用于CO_2分解的研究

介质阻挡放电等离子体用于CO_2分解的研究
朱秋军;翟长龙;李振花
【期刊名称】《天然气化工：C1化学与化工》
【年(卷),期】2011(36)2
【摘要】通过对不同工艺条件和添加不同的多孔材料下介质阻挡放电(DBD)等离子体用于CO2的分解进行研究,结果表明,在低流量、2mm的放电间距及1mm的介质厚度下有利于CO2的分解。

添加多孔材料硅胶和γ-Al2O3能较好的改善放电情况,提高CO2的转化率和CO选择性。

【总页数】5页(P1-4)
【关键词】介质阻挡放电;等离子体;二氧化碳;分解;多孔材料
【作者】朱秋军;翟长龙;李振花
【作者单位】天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ203.2
【相关文献】
1.介质阻挡放电等离子体用于苎麻纤维表面改性研究 [J], 成攀娇;李莺;张杰;丁祉悦;石建军;张菁;邱夷平
2.介质阻挡放电与介质阻挡电晕放电用于空气脱硫的比较 [J], 孙岩洲;邱毓昌;荣命哲;袁兴成
3.介质阻挡放电等离子体用于CO2分解的研究 [J], 朱秋军;翟长龙;李振花
4.介质阻挡放电等离子体分解丁酸的反应动力学和机制 [J], 蒋志敏;李迎迎;沈雪松;白先群
5.介质阻挡放电等离子体协同TiO2催化分解CO2的研究 [J], 陈冬;周阿敏;马存花;代斌
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介质阻挡放电法直接气相合成环氧丙烷

介质阻挡放电法直接气相合成环氧丙烷郭明星;郭洪臣;王祥生;周军成;赵剑利;宫为民【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2004(033)0z1【摘要】研究了介质阻挡放电等离子体对分子氧和丙烯直接合成环氧丙烷(PO)的活化作用.丙烯、氧等离子体是在室温和大气压下、在筒(线)-筒式反应器中通过介质阻挡放电产生的.实验中主要考察了介质阻挡放电电压、不同正放电电极及反应气总流量对丙烯转化率、PO选择性的影响.)反应物及各产物通过在线色谱法进行分析.实验数据表明:在室温和大气压下,用介质阻挡放电法可转化丙烯和氧气直接生成PO.采用不锈钢正电极(φ3),在总反应气流量为160.8 ml/min,介质阻挡放电电压为21 kV,介质阻挡放电频率为1.38 kHz,O2/C3H6=200/1的条件下,丙烯转化率及PO的选择性分别为81.59%和30.61%.【总页数】3页(P1576-1578)【作者】郭明星;郭洪臣;王祥生;周军成;赵剑利;宫为民【作者单位】大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012;大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012;大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012;大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012;大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012;大连理工大学,催化化学与工程系及精细化工国家重点实验室,辽宁,大连,116012【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2【相关文献】1.等离子体物理学——发射光谱法测量常压介质阻挡放电氩等离子体的放电参数2.介质阻挡放电与介质阻挡电晕放电用于空气脱硫的比较3.介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电灭菌效果的试验研究4.管状电极介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的研究5.介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的特性比较因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

液固介质阻挡放电(DBD)等离子体煤液化特性研究的开题报告

液固介质阻挡放电（DBD）等离子体煤液化特性研究的开题报告一、研究背景与意义近年来，随着环境污染问题的日益严重，清洁能源的开发和利用成为了全球共同关注的焦点。

煤炭是世界上最丰富的化石能源之一，但其燃烧会造成大量的二氧化碳等有害气体的释放，加剧了大气污染和温室效应。

因此，煤液化技术的研究与发展成为了清洁利用煤炭资源的重要途径。

然而，在煤液化过程中，复杂的化学反应条件下容易产生强烈的放电现象，这种放电会导致反应物的分解和产物的变质，从而影响煤液化的效果。

为了解决这一问题，液固介质阻隔放电（DBD）等离子体技术被引入到煤液化领域进行研究。

该技术可以通过在煤液化反应体系中传递较高的电压来形成等离子体，从而使放电点远离反应物表面，防止反应物的降解和变质，提高煤液化反应的效率和稳定性，这对于清洁煤液化技术的发展具有重要意义。

二、研究内容与方法本研究拟通过实验研究，探究DBD等离子体技术在煤液化过程中的应用特性。

具体研究内容包括以下三个方面：1. DBD等离子体下煤液化反应过程的动力学特性分析：对采用DBD技术的煤液化反应体系中不同反应参数的影响进行实验考察，如电压、频率、气体种类等参数对煤液化反应转化率和产物组成的影响进行分析和比较。

2. DBD等离子体技术下煤液化产物的气态和液态分析研究：采用色谱分析和质谱分析技术对 DBD 等离子体技术下煤液化产物进行分析，研究其组成、结构以及物性等特性。

3. 机理研究：通过实验数据分析，探讨 DBD 等离子体技术可以实现煤液化反应体系防止放电等效果的物理机制，并从微观角度探究 DBD 等离子体对煤液化反应的影响机理。

三、研究方案与进度安排本研究拟开展为期两年的实验研究工作，主要包括如下几个阶段：1. 初步研究：了解煤液化反应原理和DBD等离子体技术的基本原理，选取合适的实验方法，进行反应体系设计和组装，并进行初步实验研究。

2. 实验研究：在初步研究的基础上，制定详细的实验方案，进行实验数据采集和分析，探究DBD等离子体技术在煤液化反应中的应用特性，并对实验数据进行统计和分析处理。

电晕放电与介质阻挡放电净化氰化氢的机理

电晕放电与介质阻挡放电净化氰化氢的机理
张欣;薛宇;马懿星;王学谦;王郎郎;谢妮霏;陈怡;周晓霞
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2024(75)2
【摘要】利用电晕放电以及介质阻挡放电两种低温等离子体产生方式净化氰化氢(HCN),同时对二者的反应机理进行探讨。

结果表明,在电晕放电中当输入能量比(SIE)达到8.3 kJ/L,HCN净化效率为76%,在介质阻挡放电中当SIE为11.9 kJ/L 时,HCN净化效率为94%;通过Gaussian软件利用密度泛函理论(DFT)引入外电场,计算分析了两种不同放电方式在HCN净化过程中的差异,在引入外电场之后HCN 分子的分子结构以及体系能量均发生了变化,在不同的放电方式中,HCN转化的中间产物—OCN在电晕放电中主要转化为CO_(2)与N_(2),而在介质阻挡放电中HCN 更容易与体系中—OH结合生成H2O与—CN,—CN会在介质阻挡放电中的高电子、粒子密度的作用下聚合为C3N4。

【总页数】10页(P675-684)
【作者】张欣;薛宇;马懿星;王学谦;王郎郎;谢妮霏;陈怡;周晓霞
【作者单位】昆明理工大学环境科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X511
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1.介质阻挡放电与介质阻挡电晕放电用于空气脱硫的比较
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4.管状电极介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的研究
5.介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的特性比较
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