滑动弧等离子体固氮研究进展

作     者：徐晓芳 陈强 张海宝 XU Xiao-Fang;CHEN Qiang;ZHANG Hai-Bao

作者机构：北京印刷学院等离子体物理与材料实验室北京102600 

出 版 物：《应用化学》 (Chinese Journal of Applied Chemistry)

年 卷 期：2023年第40卷第7期

页      面：923-937页

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(No.11875090) 北京市自然科学基金(No.1192008) 北京市教委项目(No.KM202010015003)资助。 

主　　题：固氮 滑动弧等离子体 反应器 能耗 反应机理 

摘      要：传统工业固氮采用哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺,但是需要高温高压,能耗高,污染严重。滑动弧等离子体(Gliding arc plasma,GAP)兼具热等离子体和冷等离子体的优点,能够高效地产生活性物种,显著提高能量效率,使其在固氮领域具有很大的潜在应用价值,近年来受到人们的广泛关注。然而,目前GAP固氮相关研究还比较零散,有必要对具体内容进行总结归纳。本文主要综述了近10年来国内外GAP固氮研究进展,主要包括GAP放电机制、反应器设计、工艺参数研究以及固氮反应机理研究。GAP放电存在击穿伴随滑动放电的B-G模式和持续稳定放电A-G模式,A-G模式放电有助于提高固氮效率。随着滑动弧放电技术的不断发展,GAP反应器中电极结构从传统的2D刀片结构演变到了多种3D柱形结构。通过工艺优化,GAP有助于N_(2)分子的振动激发,从而促进N_(2)分子的分裂转化。最后,对GAP固氮研究进行了展望。