板板式介质阻挡放电等离子体直接合成过氧化氢研究

本文采用自行设计的板板式介质阻挡放电(DBD)反应器,在常温常压条件下转化氢氧混合气体直接合成过氧化氢.系统考察了介质种类,介质厚度及气隙间距对氧气转化率、过氧化氢选择性、收率及能量效率的影响.发现石英是合成过氧化氢反应器的适宜介质,介质厚度及气隙间距对舍成过氧化氢的收率及能量效率有显著影响.当介质厚度与气隙间距均为2.0 mm,注入功率为9.1W时,过氧化氢收率及能量效率分别达到20.6%和5.5gH2O2/kWh.     

利用非平衡等离子体方法将CO2还原成CO的研究

CO2和H2合成CO是CO2化学利用的重要过程,然而,传统的催化转化难以实现高效转化。在室温和大气压下,通过非平衡等离子体对H2和CO2的活化作用,考察了等离子体反应器结构、极间距、放电功率和氢碳比等对CO2转化率、CO选择性和CO2转化的能量效率影响。实验结果表明,在室温和大气压下,用等离子体法可将CO2高效的还原为CO,适当调节上述各参数可提高CO2的转化率。采用管管式等离子体反应器,在放电频率为10kHz、H2与CO2体积进料比为2:1、放电功率为80W、CO2气体体积流量为120mL/min的条件下,CO2转化率为88.2%,CO选择性为100%。     

电流体动力等离子体发生器的能量转化效率分析及其优化设计

为对电流体动力（EHD）等离子体发生器进行性能优化,提高能量转化效率,使用石英和聚四氟乙烯作为介质板,通过实验测量了等离子体发生器的能量消耗和产生的气流速度随背面电极宽度、电极水平间距、电源电压和频率以及放电状态等的变化曲线,用气流速度与单位长度能量消耗的比值对发生器能量转化效率进行衡量。结果表明,等离子体发生器背面电...     

氢氧非平衡等离子体合成过氧化氢的研究

以H2和O2为原料,采用介质阻挡放电方法,在管式等离子体反应器中将氢氧混合气体直接转化合成H2O2.实验中分别考察了聚酯漆包铜线作为高压电极和硬质玻璃包裹的铜线作为高压电极的夹套水冷反应器中合成H2O2的情况,以及氢氧介质阻挡放电等离子体的发光状态.实验得出放电均匀、温和有利于H2O2的生成,可以通过改变反应器结构和优化实验条件来调节反应器内高能电子能量和分布,使放电更加均匀、温和,从而有利于H2O2的生成.     

双脉冲放电等离子体水处理H_2O_2的生成规律

放电等离子体水处理过程中,反应器中生成的活性物种对降解水中持久性有机污染物起着至关重要的作用。为此重点研究了在气液固三相混合体双极性脉冲放电条件下,典型活性物种H2O2的产生规律,测试了不同电压、气源、填料特性等实验条件下等离子体反应器中生成的H2O2;对比了不同脉冲电源形式下H2O2质量浓度ρH2O2的差异。实验结果表明,ρH2O2随放电时间、放电电压、气体体积流量、单脉冲注入能量的增加而增加;填料表面峰密度增加有利于液相H2O2的产生;填料粒径对ρH2O2有一定的影响,直径9mm的填料呈现出较好的特性;另外,注入能量相同时,双极性脉冲电源放电产生活性物种的性能远远优于单极性脉冲电源。     

脉冲等离子体反应器放电特性研究

脉冲放电等离子体被广泛用于气态污染物处理的研究,放电参数直接影响反应器内等离子体状态,进而影响污染物的去除效果,研究不同条件下的放电特性可为脉冲等离子体技术的应用提供参考.本文利用线板式脉冲等离子体反应器, BPFN型高压脉冲电源供电, 研究了电源电容、极板间距及介质阻挡对放电特性的影响.结果表明:增大电源电容可以有效地提高电源能量效率;增大极板间距,峰值电压VP增大,峰值电流IP减小,脉宽减小,波形更加理想;陶瓷板阻挡放电可解决间隙火花放电,使脉冲电晕放电空间分布均匀,在大范围内提高电源能量效率.     

纳秒和微秒脉冲激励表面介质阻挡放电特性对比

表面介质阻挡放电(DBD)在气体流动控制方面有着巨大的应用前景。利用自制的纳秒和微秒脉冲电源进行表面DBD实验,比较了电压幅值、介质厚度、电极水平间距等对两种激励下表面DBD电特性的影响并进行了分析。实验中两种电源激励的表面介质阻挡放电能量均在mJ量级,上升沿瞬时最大功率达到几十kW。实验结果表明:在脉冲上升沿有多次放电,微秒脉冲上升沿放电次数比纳秒脉冲多;随着电压幅值上升,放电次数减少;介质越薄,放电越激烈,能量越大;电极水平间距对表面DBD放电有影响,间距0 mm时能量消耗最大;施加脉冲电压频率越大,放电等离子体的亮度越大;微秒脉冲放电的等离子体区域要大于纳秒脉冲放电。     

微秒和纳秒脉冲激励下甲烷DBD电学特性研究

利用等离子体技术可以裂解甲烷,产生C2烃和氢气等具有更高价值的物质。对等离子体放电参数优化以提高甲烷等离子体转化效率具有重要意义。文中基于同轴DBD反应装置,在自主研制的微秒和纳秒脉冲电源的激励下,改变电源参数和气体流速,研究了甲烷裂解过程中不同参数下初始击穿电压的变化规律、放电图像、Lissajous图形以及单脉冲内的能量和功率,为甲烷转化提供参考。实验结果表明,两台电源作用下气体初始击穿电压均随脉冲重复频率的增加而下降,但纳秒源作用时该趋势更明显;放电强度均随脉冲重复频率增加而加强,相同参数下,微秒源作用时放电更强;施加电压一定时,不同脉冲重复频率以及不同气体流速下Lissajous图形形状几乎一致,微秒源作用时的图形更接近典型的平行四边形;气体流速和脉冲重复频率相同时,两台电源单脉冲内放电能量与所加电压几乎成直线关系变化,气体流速和施加电压相同时,单脉冲内放电能量几乎不受脉冲重复频率的影响,但是纳秒源可以得到更高的瞬时功率。实验表明,脉冲电源可以作用于DBD反应器用于转化甲烷,纳秒源作用时系统的效率比微秒源更高。     

分段电极介质阻挡放电CO2重整CH4过程放电特性与反应性能研究

大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO₂重整CH₄反应，对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一，但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现，分段电极DBD可以调节CO₂重整CH₄反应过程的反应物转化率、产物分布及能量效率，但是分段电极数量和相邻电极间距对上述性能参数的影响机理尚不清晰。因此，该文设计了具有不同电极数量和不同相邻电极间距的分段电极DBD反应器，并用于CO₂重整CH₄反应，从电学特性和温度特性的角度研究了不同实验条件下的放电特性，比较分析了对应条件下的CO₂重整CH₄反应性能。结果表明，分段电极的引入可以增加放电边缘数量以增强边缘效应，且增加分段电极数量和增加相邻电极间距均可延长反应物的有效停留时间，上述因素均有助于提高等离子体CO₂重整CH₄的反应性能。在施加电压11.0 kV条...     

脉冲放电反应器的电极结构和放电特性研究

脉冲放电等离子体化学过程广泛用于处理气态污染物的研究 ,反应器的电极结构直接关系到放电等离子体的形成和放电能量的利用效率 ,研究电极结构可为脉冲放电等离子体化学过程的应用提供参考。用线 -板式脉冲放电等离子体的电极结构 ,正极性纳秒级脉冲高压电源供电 ,研究了线 -板电极间距、放电线相邻间距、电场中放电线的分布对放电特性的影响 ,得到放电线间距和线 -板电极间距的合适比例范围 ,在该范围内流光所消耗的能量高     

滑动弧放电等离子体去除甲苯的实验研究

为了研究滑动弧放电等离子体对挥发性有机物的净化效果,选取甲苯作为代表物质进行实验研究,观察了电极间隔、电极材料、电极厚度、氧气含量、水汽含量、气流温度、污染物质量浓度等参数对去除率的影响。在输入体积能耗为0.26 kWh/m3、电极间隔为3 mm、电极厚4 mm、气体流量0.8 m3/h、甲苯质量浓度为7 850 mg/L的实验条件下,甲苯的去除率达到90%,反应器的能量利用率达到最大26.92 g/kWh;制作电极的金属材料对反应器的性能影响不大;甲苯去除率随着氧气含量、水汽含量和气流溫度的增加而增加,随着污染物浓度的增加而降低。     

变频电源下非平衡等离子体技术降解甲苯的实验研究

为提高非平衡等离子体技术降解甲苯的能量利用效果,采用非平衡等离子体技术降解甲苯污染气体,在气体体积流量0.1m3/h、甲苯质量浓度1g/m3等条件下,考察了变频高压交流电源下非平衡等离子体反应器的热量损失、电场强度、频率和功率等因素对甲苯降解率的影响,探讨了非平衡等离子体反应系统的电源匹配性问题,以求达到进一步优化反应系统的目的。实验结果发现,电源频率与甲苯的降解和能量利用并非简单的线性关系,而是存在一个最佳匹配点,即在频率150Hz时,整个电路消耗的无功功率最低,用于降解的有功功率较高,这为今后工业上等离子体技术的应用提供了基础参数。     

Energy Efficiency of Corona Discharge Reactor Driven by Inductive Energy Storage System Pulsed Power Generator

Characteristics of a pulse corona reactor driven by an inductive energy storage (IES) pulsed power generator are described in this paper with focusing on the influence of streamer-to-glow transition on NO removal efficiency. A pulsed high voltage with a short rise time of under 30 ns is employed to generate streamer discharges homogeneously in whole the discharge region. Fast recovery diodes are used as semiconductor opening switch (SOS) to shorten the rise time. The various resistors are employed as dummy load to clarify a suitable circuit parameter such as the capacitance of a primary energy storage capacitor and/or the inductance of a secondary energy storage inductor. The energy transfer efficiency of the pulsed power generator has a maximum value of 50% at 714 Omega dummy load resistance. A co-axial cylinder type discharge chamber was used as the corona discharge plasma reactor driven by the IES pulsed power generator. The pulsed power generator supplies 30 kV pulse with 300 pps repetition rate. The co-axial cylinder plasma reactor consists of 1 mm diameter tungsten wire and 19 mm i.d. copper tube with 30 cm length. NO removal from the simulated diesel engine exhaust gas (N₂:O₂=9:1, Initial NO concentration=200 ppm) increased with input energy into the reactor. The energy efficiency for NO removal was obtained to be 25 g/kWh at 30 % removal in gas flow rate of 2 L/min. However, the energy efficiency decreased to 5 g/kWh with increasing capacitance of the primary capacitor from several hundreds pF to several nF. This decrease was caused by a streamer-to-glow transition. The efficiency was affected by oxygen concentration in the gas mixture.     

Influence of voltage rise time on oxidation treatment of NO in simulated exhaust gas by polarity‐reversed pulse discharge

This paper describes an experimental study of NO removal from a simulated exhaust gas by repetitive surface discharge on a glass barrier subjected to polarity‐reversed voltage pulses. The very fast polarity‐reversal with a rise time of 20 ns is caused by direct grounding of a charged coaxial cable 10 m in length. The influence of the voltage rise time on energy efficiency for NO removal is studied. The results of NO removal using a barrier‐type plasma reactor with a screw‐plane electrode system indicate that the energy efficiency of very fast polarity reversal caused by direct grounding is higher than that of slower polarity reversal caused by grounding through an inductor at the cable end. The energy efficiency of direct grounding is approximately 80 g/kWh for a 50% NO removal ratio and approximately 60 g/kWh for a 100% NO removal ratio. Very intense discharge light is observed at an initial time of 10 ns for fast polarity reversal, whereas the intensity of the initial discharge light for slower polarity reversal is relatively small. To confirm the effectiveness of the polarity‐reversed pulse application, a comparison of the energy efficiency of polarity‐reversed voltage pulses and an AC 60‐Hz voltage is presented. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(4): 32–38, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21215     

过氧化氢钝化工艺的改进

传统的过氧化氢钝化工艺较难掌握，钝化条件比较苛刻，钝化效果一般，还容易出现一种褐色不明附着物。经过大量试验研究，对过氧化氢钝化工艺进行了改进，钝化效果明显提高。     

电容器级新型储能电介质的储电性能研究

在电容型储能脉冲功率电源中,脉冲电容器的储能密度直接影响脉冲功率电源和脉冲功率系统的小型化发展。目前,脉冲电容器的介质材料多采用双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP),其储能密度很难进一步提升,因此需要研究新型电容储能材料,以提高电容器的储能密度。本文以电容器用储能电介质为研究对象,对聚合物基无机纳米复合电介质(PVDF/TiO₂)、聚合物基全有机复合电介质(PVDF/PP)和高偶极矩无定形聚合物(ArPU)3种新型储能电介质的电性能参数作了对比。此外,测试并绘制了他们的D~E曲线,并以BOPP为参考,对他们的放电效率进行了研究。测试结果表明,这3种新型储能电介质的放电效率均随频率的升高而升高。     

无线能量传输负载自适应的频率分叉边界控制

无线能量传输技术是一种新型的电能传输方式,是指相对于传统的利用导线连接的电能传输方式而言,电能从电源到负载的一种没有直接电气接触的能量传输方式,解决了传统导线直接供电的缺陷,是一种安全有效的电能传输方法。目前无线能量传输通常使用补偿电容的工作方式使系统在发射端(原边)与接收端(副边)同时工作于谐振状态,以提高输出能力。前期实验发现,无线能量传输系统的效率受等效负载的影响,选取合适的等效负载可以改善系统的效率。基于此,研究了负载对于系统效率和频率分叉的影响,设计了一个负载自适应控制策略,能够提高系统的能量传输效率,并且保证不出现频率分叉现象。该研究将对无线能量传输系统的可靠设计具有重要指导意义。     

非平衡等离子体技术处理甲苯的实验研究

为了进行平衡等离子技术处理挥发性有机物(VOCs)的实验研究,采用电晕放电与介质阻挡放电相结合的放电形式处理甲苯(C7H8)废气,以此探讨电压、内电极直径及不同电介质条件对C7H8去除效率η的影响,并对放电过程的放电参量进行了测量。结果表明,电压的提高有利于C7H8的去除,电压较低时细电极反应器对C7H8的η要比粗电极高,但随着电压的上升,粗电极效率比细电极要高;陶瓷反应器对C7H8的去除效果要优于有机玻璃反应器;在反应器内填充电介质有利于C7H8的去除,填有陶瓷拉西环填料的反应器对C7H8的去除效果要优于无电介质的空管反应器;利用电压—电荷利萨如图形法测得的反应过程放电功率表明:等离子法处理VOCs能耗低,放电功率的提高对C7H8的去除有利。