阻挡介质材料对低气压CO_(2)介质阻挡放电转化特性的影响

作     者：付强 叶子凡 王语菲 常正实 FU Qiang;YE Zifan;WANG Yufei;CHANG Zhengshi

作者机构：西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 

出 版 物：《石油学报（石油加工）》 (Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section))

年 卷 期：2023年第39卷第5期

页      面：1003-1012页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12275210) 中央高校基本科研业务费专项资金(xzy012021014) 电力设备电气绝缘国家重点实验室创新基金(EIPE23304)资助。 

主　　题：低气压 介质阻挡放电 CO_(2)转化 介电常数 二次电子发射系数 流体模型 

摘      要：介质阻挡放电(DBD)等离子体可产生大量荷能荷电粒子和活性自由基,具有高效、低耗、高可控程度、长使用寿命等优势,在CO_(2)资源化利用方面表现出良好的应用潜力。针对火星低气压高浓度的特殊CO_(2)氛围,为探究DBD中阻挡介质材料种类对CO_(2)转化效果的影响机理,利用kHz正弦电压驱动DBD,实验研究了不同阻挡介质材料对CO_(2)放电转化特性的影响。结果表明,阻挡介质依次为石英玻璃、环氧树脂、氮化铝、氧化铝、氧化锆(相对介电常数依次为4.7、6.6、9.8、10.2、37.1)时,放电产物中O_(2)的产量逐渐升高,其中氧化锆作为阻挡介质时的O_(2)产量远高于其他材料。结合数值仿真分析了阻挡介质相对介电常数和二次电子发射系数对CO_(2)转化效果的影响机理:固定二次电子发射系数,增大介质相对介电常数,气体间隙平均电场强度增大,放电产生的电子和CO+2密度增大且维持在半峰值以上的时间增加,O_(2)主要生成反应的速率增大,导致O_(2)产量增加;固定介质相对介电常数,增大介质二次电子发射系数会降低间隙平均电场强度和平均电子温度,增加间隙平均电子密度,较高电子密度和较低电子温度有利于电子和离子的复合分解反应,促进O_(2)生成。