Discharge Mode and Periodic Characteristics of an AC Gliding Arc Discharge in Nitrogen Environment
-
摘要: 滑动弧放电在能源环境及材料处理等领域有着广泛的应用，为指导实际应用中滑动弧电极结构和运行参数优化及应用效果提升，通过电学和光学特性等分析手段，采集并获得不同气体流量、电源调压器电压下氮气滑动弧的放电信号和放电图像，研究不同条件下交流滑动弧放电的放电模式、伏安特性、光谱特性及电弧运动特性。研究结果表明：交流滑动弧在整个放电过程中存在稳定滑动和击穿伴随滑动两种模式，两者的电信号特征和电弧运动特征存在显著差异，通过减少气体流量或增加输入电压均会使电弧的放电模式向着稳定滑动模式转变。稳定滑动模式下的平均放电功率和滑动周期都高于击穿伴随滑动模式，且在稳定滑动模式下能产生较大的电弧弧长和弧高；交流滑动弧的发射光谱强度也和滑动弧放电模式直接相关，稳定滑动模式下的光谱强度高于击穿伴随滑动模式的光谱强度，有利于促进化学反应的进行。因此，在交流滑动弧放电实际应用中，可在较低的气体流量和较高的调压器输入电压下运行(该文在3L·min-1和120V)，来获得稳定性高、活性强的等离子体，以达到提升应用效果的目的。Abstract: The gliding arc discharge has wide application potential in the field of energy, environmental and material treatment. In order to provide guidance to the optimization of the electrode configuration and the operation parameters as well as the enhancement of the performance in the practical application, the discharge mode, the voltage-current characteristics, the emission spectrum and the arc motion characteristics of the gliding arc discharge driven by the high- frequency alternating-current power supply are systematically analyzed based on the voltage and current signals and the discharge images obtained by the approaches of electrical and optical analysis. The influences of gas flow rate and the input voltage of the regulator have been discussed. The results show that two gliding modes are observed in the whole discharge process, including the steady arc gliding (A-G) mode and the breakdown gliding (B-G) mode. There are significant differences in the electrical signal characteristics and arc motion characteristics between the two modes. Lower gas flow rate and higher input voltage are beneficial to achieve the A-G mode. The average discharge power and gliding period in the A-G mode are higher than those in the B-G mode. The large arc height and length are also obtained in the A-G mode. In addition, the emission spectrum intensity is also related to its discharge mode. The spectral intensity of the reactive species that generated in the A-G mode is higher than that in the B-G mode, which is beneficial to initiate chemical reactions. Therefore, in the practical application of gliding arc discharge, the plasma with high stability and activity for the enhancement in the application performance can be achieved by operating the discharge with relatively lower gas flow rate and higher input voltage (e.g. 3L·min-1 and 120V in this work).
-
Keywords:
- gliding arc discharge /
- arc motion /
- discharge mode /
- periodic characteristics /
- plasma activity
-
0. 引言
大气压等离子体中含有大量的高能电子和活性自由基团，有较好的化学活性和选择性[1]，可以加快化学反应速率，促进化学反应的进行[2]，在材料表面处理、生物医疗以及能源环保领域具有重要的应用前景[3-7]。
滑动弧放电是一种典型的等离子体发生方式，因其电极结构简单、无需抑制电流和电压、原料适用性强及易于控制等特点[8-10]，受到越来越多的关注[11-16]，其基本原理是在两片或多片刀型电极上施加高电压，使得在电极间距最短处产生电弧，同时通以气流推动电弧沿气流方向滑动，在气流作用下电弧不断增长从而形成滑动弧放电，直至电源供给的能量不足以维持电弧自身消耗和热扩散的能量时，电弧熄灭。随后，新的电弧又在电极间距最短处产生，并周而复始[8-10]。
目前，国内外研究人员已经将滑动弧放电用于材料表面改性、制氢和污染物处理等领域，并取得了显著成果。杜长明等人进行了滑动弧放电等离子体处理有机废水的实验研究，并将其用于降解酸性橙7等有机物[14]；Chun等人将滑动弧等离子体用于甲烷氧化干重整制氢反应，氢气产率和氢气选择性均为59%[15]；Indarto等人进行了利用滑动弧等离子体处理有机废气(CCl4和CHCl3)的相关研究，实现了这两种污染物90%以上的脱除效率[16]。
滑动弧放电的应用效果与其放电特性直接相关，受激励电源类型、电极结构和气体种类等因素直接影响[17-21]。Fridman和Wright等人在刀型电极结构上施加高压直流电源，研究了气流对滑动弧放电特性的影响，并将其应用于杀菌、消毒和水处理等领域中[22-23]。Korolev等人用高压直流源激励刀型电极，在大气压下研究了气流对低电流条件下滑动弧放电的影响。他们发现当电流小于1A时，放电形式不是电弧放电而是辉光放电，并在辉光放电背景下研究了气体流量对阴极光斑变化的影响[24-25]。倪明江等人研究大气压直流滑动弧等离子体的放电特性和发射光谱特性，发现电弧的滑行周期随着气体流速或外部串联阻抗的增大而变小[26]。Shao等[27-28]采用交流电源激励针–针电极结构，研究了气流对滑动弧放电特性的影响，发现击穿电压随着气流量的增大而增大，并影响放电稳定性，当气流量大于3L·min-1时，放电稳定性降低。
现有研究表明，常用的滑动弧放电激励电源有直流源和交流源两类[20]，相较于直流电弧放电不稳定，电流波形易发生畸变，能量大部分消耗在外串电阻上等问题，采用交流电源特别是高频交流电源激励滑动弧放电，能够提供周期性变化的能量，在没有外串电阻的情况下也不会产生过大电流而损坏电气设备[10]。然而，当采用交流电源激励刀型电极产生滑动弧放电时，由于受到气流和电场等多个因素的影响，其放电模式、周期及电弧运动状态会发生不同形式的变化，形成不稳定放电[20]，而稳定的滑动弧放电是影响其在能源环境等领域应用效果的关键因素。但是，目前关于在特定应用条件下，如何获得稳定的交流电源激励滑动弧放电的研究报道相对较少。为进一步指导滑动弧放电电极结构和运行参数优化，提升高频交流电源激励滑动弧放电在能源环境等领域的应用效果，本文以氮气为工作气体，通过电学、光学测量获得大气压条件下滑动弧放电过程中的电信号特征以及电弧的形态特征和运动过程，系统分析气体流速、电源调压器电压等参数对滑动弧电学特性、光谱特性、电弧周期特性、滑动弧高度以及滑行速度的影响。
1. 实验装置
图 1为大气压氮气交流滑动弧放电特性实验系统，其主要由供气系统、等离子体发生系统和测试系统组成。气体钢瓶为氮气气源，其体积分数为99.999%，其流量由高精度质量流量计(七星华创，D17-09)来控制和调节。等离子体发生系统由高频交流电源(输出电压为0~30kV、频率1~10kHz可调)和滑动弧反应器组成。滑动弧反应器由一对不锈钢刀型电极、喷嘴、陶瓷底座和石英外罩组成。刀型电极长55mm，宽18mm，厚3mm，两个电极的最小间距为3mm，刀型电极的曲率ρ为0.0095(如图 1(b)所示)，喷嘴直径为1.5mm，喷嘴至电极喉部(两电极间距最短处)的距离为10mm。2个电极分别连接高频交流电源正极和负极。测试系统由四通道数字示波器、高速摄像机和发射光谱分析仪组成。实验过程中使用示波器(Tektronix TDS 2014B)及配套高压探头(Tektronix P6015A)和电流探头(Magnelab CT- E0.5-BNC)测量电弧电压和电流；使用高速摄像机(Phantom LC111)拍摄电弧的形态特征和运动过程，其最大分辨率为1280×800；采用海洋光学光谱仪(HR4000CG)测量放电过程的发射光谱，其波长范围和分辨率分别为200~1100nm和0.7nm。
![]()
图 1 大气压氮气交流滑动弧放电特性实验系统Figure 1. Schematic diagram of AC gliding arc discharge in nitrogen environment2. 实验结果与分析
2.1 滑动弧放电模式分析
为了研究滑动弧放电过程中电弧的形态变化与电信号变化之间的关系，采用高速摄像机拍摄电弧的发展过程。本文使用频率为5kHz的交流激励源，电源电压是周期为200μs的正弦信号，在一个周期内可分为4个变化阶段，为了很好地捕捉每阶段放电时的放电图像，将拍照间隔设置为50μs，拍摄速度为20000帧/s，曝光时间选取为2μs。图 2为高频交流电源调压器输入电压U=100V、气体流速Q=6L·min-1、电源频率f=5kHz工况下每间隔0.5ms的电弧运动形态。可以看出，在同一时刻刀型电极间仅存在一个电弧通道，电弧在电极最窄处产生后，沿着气流方向发展，上升至最大高度后熄灭，然后在电极最窄处击穿形成新弧，电弧的这种周期性连续滑动形成了滑动弧等离子体。将上述过程定义为交流电源激励下滑动弧放电的一个滑动周期，将电弧滑行的最大高度定义为弧高，而电弧在断裂时达到的长度称为电弧弧长(如图 3所示)。经分析发现，在电弧形成初期、滑动距离较小时，电弧长度较短，此时电弧呈现的拱形弧度也较小，几乎可看成直线。随着电弧向电极尖端滑动，电弧弧长不断增大，电弧的拱形弧度也随之增大，同时出现明显的飘弧现象，电弧越长，飘弧现象越明显。
图 4显示了U=120V，f=5kHz，Q=6L·min-1时滑动弧放电的电信号。经观察发现，在整个放电过程中电压电流波形均表现出不同的特征。根据电流波形特征的不同，将放电过程分成2个阶段(以a阶段和b阶段表示)。a阶段：电流值很大(A量级)，此时正半周期和负半周期电流峰值范围都超过1 A；b阶段：电流值较小(mA级别)正半周期和负半周期电流峰值范围都不超过1A。需要说明的是，无论是a阶段还是b阶段，都由多个放电周期组成。为了进一步研究分析这两种电流特征下的电弧滑动形式，将图 4中a阶段(5.3~6.0ms)和b阶段(12.3~ 12.9ms)中的电压、电流随时间变化的波形与电弧运动状态图进行对比，如图 5所示。为了更直观地反映不同阶段电弧的发展过程，将4帧电弧图像叠加到同一图片下，每帧间隔200μs，结果如图 5(b)和图 5(d)所示。
![]()
图 4 滑动弧放电电压、电流波形Figure 4. Voltage and current characteristics of gliding arc discharge![]()
图 5 滑动弧电压电流波形图及运动状态图Figure 5. Voltage-current waveform and motion state of gliding arc图 5(a)为a阶段放电周期的电信号波形，可以看出a阶段的放电特征为在一个放电半周期内出现单次击穿，在放电电压的正、负半周期均出现了该现象且击穿瞬间电流脉冲峰值达到安培量级。可以看出，a阶段是滑动弧放电初期，电弧仅存在于两个刀型电极最窄气隙附近，并未出现大幅度的滑动与延伸。鲁娜等人也发现了在大气压交流旋转滑动弧放电过程中会出现由交流电源周期性相变产生的正负向交替击穿，且产生安培级别的电流脉冲峰值[10]。何立明等将该电弧放电模式定义为击穿伴随滑动(breakdown gliding mode，B-G)模式[19]。图 5(c)为b阶段的放电周期电信号波形，图 5(d)为b阶段的滑动弧运动形态图像。从图 5(c)—(d)可以看出，在b阶段时电弧在气流吹动下会向上滑动，随着电弧根部的移动放电间距逐渐增大，电弧弧长也逐渐增加，此时电级间形成的电压也不断增大，当电弧弧长发展到一定长度时，电源供给的能量不足以维持电弧继续延伸和对流换热的能耗，此时电弧弧长达到最大，同时两级间电弧电压亦达到其峰值，随后电弧断开并在电极最窄气隙处重新击穿产生新的电弧。从图 5(c)可知，单个放电周期约为200μs。Fridman等人的实验研究也得出相似的结论，其结果表明电弧电压可以反映电弧弧长的变化与电弧的运行规律，电弧长度与电弧电压呈现正相关的关系[22]。值得注意的是，在前一个电弧消失而新电弧即将产生的临界时刻，电压将从正向峰值迅速减小至负向某值，此时发生空气击穿，造成短路从而形成电流通道，电压瞬间回到0而电流出现一个脉冲信号。如图 5(c)所示，当放电处于12.5~12.7ms阶段，在12.5ms时刻滑动弧放电进入一个新的电弧滑动周期，除了在电弧产生的初始阶段，电压电流出现短暂波动，之后电弧放电趋于稳定，未见明显击穿。因此，将b阶段定义为稳定滑动(steady arc gliding mode，A-G)模式[10]。
综上，交流滑动弧放电过程含有两种放电模式(击穿伴随滑动模式(B-G)和稳定滑动模式(A-G))，且其在电信号上呈现出不同的特征。在B-G模式下，电弧仅在电极较窄范围内滑动，不断重复循环，同时电信号中会出现正负向交替击穿且电流出现安培量级的脉冲峰值。在A-G模式下，仅在电弧形成时产生单向击穿，此时电流波形中出现毫安级脉冲峰值，进入稳定滑行后，则无击穿产生的电流脉冲峰值，电压信号整体呈现锯齿形。定义一个放电周期内电流幅值超过1A的脉冲数与总电流脉冲数的比值为B-G模式在整个放电周期内的占比，来考察不同运行条件对放电模式的影响。
2.2 气体流速对滑动弧放电模式及运动特性的影响
以气体流速和电源调压器电压为影响因素展开系统研究，发现在不同工况下滑动弧的放电模式及电弧运动状态存在显著差异。
图 6显示在U=120V、f=5kHz时不同气体流量Q下滑动弧放电B-G模式在整个滑动放电周期内占比分布及平均放电功率变化情况。从图 6可知，随着气体流量Q不断增大，电弧的滑动模式由比较稳定的A-G模式向不稳定的B-G模式发展。当Q=1.5L·min-1时，滑动弧放电主要以A-G模式为主，基本不存在B-G模式。当Q增大到9L·min-1时，放电B-G模式占据主要地位，这表明随着气体流速的增大，电弧放电模式倾向于不稳定的B-G模式。一方面，滑动弧放电区域会对气体的加热作用使喷嘴处进入的气流经历强烈的冷热对流，增大气体流速，对流冷却效应增强，引起放电区域内流场的波动，不利于电弧的发展[20]；另一方面，当流速较小时，反应器内流体处于稳定层流状态，放电通道内的活性粒子沿着气流方向扩散；随着气流量的增大，气流处于层流向湍流转变的不稳定状态，活性粒子运动速度也随之增大，扩散方向受到扰动，使得电极间隙内驻留的活性粒子显著减少，不利于放电通道沿气流方向的发展，而是在电极间隙内随机产生放电通道，进而使得滑动弧放电趋于不稳定滑动模式[17, 20]。同时，随着气体流速Q的增大，电弧的平均放电功率先上升至最大值35.7W(Q=3 L·min-1)，随后当气体流速上升为9 L·min-1时减小至10.3W。这表明在电源参数一定的情况下，电弧在稳定的A-G模式下平均放电功率大于其处于不稳定的B-G模式，并且在A-G模式中适量增大气体流速有利于获得较大的平均放电功率。出现该现象的原因有可能是在A-G模式下气体流速较低时，电弧滑动的速度较为缓慢，不利于电弧的发展，因此电弧电压处于较低水平，进而导致较小的平均放电功率；当气体流速过大时，电弧拉长将增加等离子体阻抗，滑动弧等离子体的对流散热增加，功率耗散也进一步增加，气体对电弧放电的去游离作用增强，放电减弱，能量累积不足，从而使得平均放电功率小于稳定模式[18]。因此，本文选定气体流速为3L·min-1来研究调压器电压对滑动弧等离子体放电特性及电弧周期的影响。
![]()
图 6 不同流速下滑动弧B-G模式占比及平均放电功率Figure 6. Distribution of B-G mode and the average power of the gliding arc discharge at different flow rate基于高速摄影仪拍摄获得的放电电弧图片，采用Richard等人的方法[29]分析电弧弧长和高度、电弧沿反应器的平均滑行速度和电弧的滑行周期，考虑到电弧运动的不稳定性，高速摄像机拍摄的结果存在一定波动，为了更加准确地反映电弧动态的演变过程，本文在相同工况下拍摄多组图片，对弧长、弧高、滑行时间与距离进行多次测量，最后取平均值，所得结果如图 7、8所示。从图中可知，随着流速的增大，电弧的弧长与其高度具有相同的变化规律。当Q=3L·min-1时弧长达到最大值38mm，此时的平均放电功率亦达到其峰值，该现象表明增加电弧长度有利于获得较大的平均放电功率，即增加电弧长度有利于提升滑动弧等离子体的整体性能。此外，随着气体流量Q不断增大，电弧的平均滑行速度近似线性增加，而整个电弧的滑行周期逐渐减少。随着气体流速由1.5L·min-1增大至7.5L·min-1，电弧的平均滑行速度由3m·s-1增大至13m·s-1，而滑动周期则从18ms下降至3ms，这是因为随着气体流速的增加，增大了气体与电弧之间的传热，促进了电弧从稳定的A-G模式向不稳定的B-G模式转变，缩短了电弧的滑动周期。
![]()
图 7 不同流速下滑动弧的高度与长度Figure 7. Height and length of the gliding arc at different flow rate![]()
图 8 不同流速下滑动弧的滑行周期和滑行速度Figure 8. Average gliding period and velocity of the gliding arc at different flow rate2.3 输入电压对滑动弧放电模式及运动特性的影响
图 9—11分别显示了调压器输入电压U对滑动弧放电模式、放电功率以及电弧周期特性的影响。从图 9可以看到，U的增加使得滑动弧放电从不稳定的B-G模式逐渐向稳定的A-G模式发展。当U=80V下，B-G模式占比接近一半。而当U增大到180V时，B-G模式占比仅为3%。此外，还发现电弧的放电平均功率随U的增加而增加，且电弧弧长与弧高的变化趋势与平均放电功率的变化趋势保持一致，随着U从80V增至180V，弧长和弧高分别从16 mm和33 mm增加至37 mm和55 mm (如图 9所示)。这主要是由于在气体流速保持不变时增加输入电压，电源所提供的功率也随之增大有利于维持滑动弧放电的进一步发展，电弧运动距离变长，电弧的长度和高度也因此而延长。调压器电压U的改变不仅影响电弧的放电模式，也影响了电弧的滑行速度及周期，随着U的增大，电弧的滑行周期逐渐变长，但当电压超过140V后电弧运动周期的增长趋于平缓，可见随着B-G模式占比的减小，电弧滑动周期和放电功率都有一定程度的提升。
![]()
图 9 不同调压器电压下滑动弧B-G模式占比及平均功率Figure 9. Distribution of B-G mode and the average power of the gliding arc discharge at different regulator voltage![]()
图 10 不同调压器电压下滑动弧的高度与长度Figure 10. Height and length of the gliding arc at different regulator voltage![]()
图 11 不同调压器电压下滑动弧平均滑行周期和滑行速度Figure 11. Average gliding period and velocity of the gliding arc at different regulator voltage2.4 交流滑动弧的光谱特性
放电过程产生的活性粒子是滑动弧放电等离子体实际应用时起主要作用的因素，直接影响其应用效果，为此测量了不同气体流速和电源调压器电压下的氮气滑动弧放电的发射光谱。图 12给出在电源调压器电压U=120V，气体流速Q=3L·min-1，电源频率f=5 kHz时，交流滑动弧等离子体放电的典型发射光谱。通过多次实验发现，当光谱仪光纤探头布置在距离两刀型电极喉部4cm处采集的发射光谱信号最强，因此后续实验均在此条件下进行。在大气压氮气滑动弧放电过程中，高能电子与氮气中的气体分子发生非弹性碰撞，引发电离和激发反应，生成大量化学活性粒子及自由基。图 7中300~450nm范围内出现的是氮分子第二正带系N2 (C3∏u→B3∏g) 的多个振动态谱线，主要包括波长为315.8、337.1、357.6、380.5、405.8、420.1nm的激发态氮分子谱线。另外，在391.4nm处也发现了氮分子离子第一负带系N2+(B2∑u+→X2∑g+)的发射光谱。这说明氮气滑动弧等离子体中存在大量的氮分子自由基以及部分的N2+自由基，这些自由基对促进化学反应的发生起着重要的作用，我们前期使用滑动弧放电等离子体处理焦油模拟组分甲苯发现氮的激发态对甲苯分子的裂解的作用占据主导地位[31]。Zhang等人在旋转滑动弧放电等离子体中也发现了类似的现象[30]。
图 13为氮气滑动弧等离子体中2种典型活性粒子(N2波长337.1 nm；N2+波长391.4 nm)的平均发射强度随气体流速和电压调压器电压的变化规律。从图中可以看出，随着Q的增大，N2粒子及N2+的平均相对发射强度先增加，然后逐渐减小，结合图 5中滑动弧等离子体的电信号及电弧的运动形态可知，当流速过低时，气体击穿后形成的电弧滑动距离较短，电弧的发展受到抑制，其平均放电功率相对较小，此时产生的自由基相对较少，表现为较低的活性粒子发射强度。随着气体流速的增加，电弧的移动距离增大，电弧逐渐变长且平均放电功率随之增加，导致该阶段中自由基产量增加，发射光谱强度增加。当气体流速超过临界点时，滑动弧放电等离子体中不稳定的B-G模式占据主导地位，B-G模式下电弧的运动速度快且伴随了多次重复击穿，因此限制了电弧的移动距离，电弧电压不能充分发展，平均放电功率处于较低水平，所以导致在此阶段中自由基的产量逐渐变小[32]。此外，提高电源调压器电压显著增加了这两个波长的发射光谱强度。当激励电压从80V增大至180V后，337.1nm和391.4nm处的光谱强度增大了约11倍。主要原因是当激励电压较大时，滑动弧放电等离子体倾向于以A-G模式为主的稳定滑动放电，在该模式下，电弧运动较为充分且重复击穿频率低，表现为较大的平均放电功率，因此产生的活性粒子较多，其光谱的相对发射强度较强。
![]()
图 13 不同流速和调压器电压下氮活性粒子相对发射强度Figure 13. Relative emission intensity of nitrogen species at different flow rate and regulator voltage3. 结论
本文通过电学和光学测量，系统研究高频交流电源激励下大气压氮气交流滑动弧放电特性。研究结果表明：
1）在本文实验条件下，交流滑动弧放电过程中电弧的滑动存在两种模式，分别是稳定电弧滑动(A-G模式)和击穿伴随滑动(B-G模式)，两种滑动模式下的电流峰值存在显著区别，滑动弧的放电模式受到气体流量、电源调压器电压等因素的影响。
2）随着气体流量的减小，滑动弧放电过程中电弧由击穿伴随滑动(B-G)朝着稳定滑动(A-G)模式转变和发展。存在最佳的气体流量Q=3L·min-1，使氮气交流滑动弧放电具有最大的平均放电功率，此时电弧弧长和弧高及其滑行速度和周期达到最大值，并且，发射光谱强度最高。
3）在相同的气体流量条件下，提高电源调压器电压将增加平均放电功率，有利于电弧以稳定滑动(A-G)模式运行，具有较大的电弧弧长和弧高及电弧运行周期，此时发射光谱的强度也达到最大值。在实际应用中，可在较低的气体流速和较大的电源调压器电压下运行交流滑动弧，产生稳定电弧滑动模式，以提高平均放电功率和等离子体活性，从而提升应用效果。
-
![]()
图 1 大气压氮气交流滑动弧放电特性实验系统
Figure 1. Schematic diagram of AC gliding arc discharge in nitrogen environment
![]()
图 4 滑动弧放电电压、电流波形
Figure 4. Voltage and current characteristics of gliding arc discharge
![]()
图 5 滑动弧电压电流波形图及运动状态图
Figure 5. Voltage-current waveform and motion state of gliding arc
![]()
图 6 不同流速下滑动弧B-G模式占比及平均放电功率
Figure 6. Distribution of B-G mode and the average power of the gliding arc discharge at different flow rate
![]()
图 7 不同流速下滑动弧的高度与长度
Figure 7. Height and length of the gliding arc at different flow rate
![]()
图 8 不同流速下滑动弧的滑行周期和滑行速度
Figure 8. Average gliding period and velocity of the gliding arc at different flow rate
![]()
图 9 不同调压器电压下滑动弧B-G模式占比及平均功率
Figure 9. Distribution of B-G mode and the average power of the gliding arc discharge at different regulator voltage
![]()
图 10 不同调压器电压下滑动弧的高度与长度
Figure 10. Height and length of the gliding arc at different regulator voltage
![]()
图 11 不同调压器电压下滑动弧平均滑行周期和滑行速度
Figure 11. Average gliding period and velocity of the gliding arc at different regulator voltage
-
[1] GANGOLI S P, GUTSOL A F, FRIDMAN A A. A non-equilibrium plasma source: magnetically stabilized gliding arc discharge: Ⅰ. Design and diagnostics[J]. Plasma Sources Science and Technology, 2010, 19(6): 065003. DOI: 10.1088/0963-0252/19/6/065003
[2] 孙永卫, 曹鹤飞, 原青云. 滑动弧放电等离子溶液系统协同零价铁降解酸性橙Ⅱ[J]. 高电压技术, 2015, 41(2): 491-497. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201502020.htm SUN Yongwei, CAO Hefei, YUAN Qingyun. Degradation of acid orange by zero valent iron in sliding arc discharge plasma solution system[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(2): 491-497(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201502020.htm
[3] 梅丹华, 方志, 邵涛. 大气压低温等离子体特性与应用研究现状[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(4): 1339-1358. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC202004030.htm MEI Danhua, FANG Zhi, SHAO Tao. Characteristics and application of atmospheric pressure low temperature plasma[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(4): 1339-1358(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC202004030.htm
[4] 邵涛, 章程, 王瑞雪, 等. 大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 高电压技术, 2016, 42(3): 685-705. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201603002.htm SHAO Tao, ZHANG Cheng, WANG Ruixue, et al. Atmospheric pressure pulsed gas discharge and pulsed plasma application[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42(3): 685-705(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201603002.htm
[5] 李和平, 于达仁, 孙文廷, 等. 大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 高电压技术, 2016, 42(12): 3697-3727. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201612001.htm LI Heping, YU Daren, SUN Wenting, et al. Review of atmospheric pressure discharge plasma research[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42(12): 3697-3727(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201612001.htm
[6] BRUGGEMAN P J, IZA F, BRANDENBURG R. Foundations of atmospheric pressure non-equilibrium plasmas[J]. Plasma Sources Science and Technology, 2017, 26(12): 123002. DOI: 10.1088/1361-6595/aa97af
[7] 张凯, 张帅, 高远, 等. 大气压CO2/Ar混合气体射频放电光学特性研究[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(11): 3280-3288 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC201911019.htm ZHANG Kai, ZHANG Shuai, GAO Yuan, et al. Optical characteristics of RF discharge of CO2/Ar mixture at atmospheric pressure[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39(11): 3280-3288(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC201911019.htm
[8] 王赛, 鲁娜, 商克峰, 等. 大气压交流旋转滑动弧放电及其应用于促进甲烷干重整[J]. 高电压技术, 2019, 45(5): 1451-1460. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201905014.htm WANG Sai, LU Na, SHANG Kefeng, et al. AC rotating gliding arc discharge at atmospheric pressure and its application for dry reforming of methane[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45(5): 1451-1460(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201905014.htm
[9] ZHU J, GAO J, EHN A, et al. Spatiotemporally resolved characteristics of a gliding arc discharge in a turbulent air flow at atmospheric pressure[J]. Physics of Plasmas, 2017, 24(1): 013514. DOI: 10.1063/1.4974266
[10] 鲁娜, 孙丹凤, 王冰, 等. 交流旋转滑动弧的放电特性[J]. 高电压技术, 2018, 44(6): 1930-1937. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201806027.htm LU Na, SUN Danfeng, WANG Bing, et al. Discharge characteristics of AC rotating sliding arc[J]. High Voltage Engineering, 2018, 44(6): 1930-1937(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201806027.htm
[11] 张浩, 朱凤森, 李晓东, 等. 滑动弧放电等离子体重整甲烷关键技术分析[J]. 高电压技术, 2015, 41(9): 2930-2942. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201509018.htm ZHANG Hao, ZHU Fengsen, LI Xiaodong, et al. Analysis of key technologies for methane reforming by sliding arc discharge plasma[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(9): 2930-2942(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201509018.htm
[12] YOUNG N C, YANG Y C, YOSHIKAWA K. Hydrogen generation from biogas reforming using a gliding arc plasma-catalyst reformer[J]. Environment Engineering Science, 2009, 148(3/4): 283-289. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586109006221
[13] KUSANO Y, SØRENSEN B F, ANDERSEN T L, et al. Water-cooled non-thermal gliding arc for adhesion improvement of glass-fiber-reinforced polyester[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2013, 46(13): 135203. DOI: 10.1088/0022-3727/46/13/135203
[14] DU C M, SHI T H, SUN Y W, et al. Decolorization of acid orange 7 solution by gas-liquid gliding arc discharge plasma[J]. Journal of Hazard Materials, 2008, 154(1): 1192-1197.
[15] CHUN Y N, YANG Y C, YOSHIKAWA K. Hydrogen generation from biogas reforming using a gliding arc plasma-catalyst reformer[J]. Catalysis Today, 2009, 148(3): 283-289. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586109006221
[16] INDARTO A, CHOI J W, LEE H, et al. Effect of additive gases on methane conversion using gliding arc discharge[J]. Energy, 2006, 31(14): 2986-2995. DOI: 10.1016/j.energy.2005.10.034
[17] 牛宗涛, 章程, 马云飞, 等. 气流对微秒脉冲滑动放电特性的影响[J]. 物理学报, 2015, 64(19): 233-240. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB201519028.htm NIU Zongtao, ZHANG Cheng, MA Yunfei, et al. Influence of airflow on microsecond pulse sliding discharge characteristics[J]. Acta Physica Sinica, 2015, 64(19): 233-240(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB201519028.htm
[18] 张若兵, 罗刚, 李爽, 等. 电极结构对滑动弧放电等离子体尺寸的影响规律[J]. 高电压技术, 2019, 45(10): 1-8. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201910038.htm ZHANG Ruobing, LUO Gang, LI Shuang, et al. Influence of electrode structure on plasma size of sliding arc plasma[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45(10): 1-8(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201910038.htm
[19] 何立明, 陈一, 刘兴建, 等. 大气压交流滑动弧的放电特性[J]. 高电压技术, 2016, 42(6): 1921-1928. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201606033.htm HE Liming, CHEN Yi, LIU Xingjian, et al. Discharge characteristics of AC sliding arc at atmospheric pressure[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42(6): 1921-1928(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201606033.htm
[20] 李卓凡, 章程, 张帅, 等. 大气压下微秒脉冲滑动弧放电周期特性的实验研究[J]. 高电压技术, 2019, 45(5): 1468-1475. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201905016.htm LI Zhuofan, ZHANG Cheng, ZHANG Shuai, et al. Experimental study on the periodic characteristics of microsecond pulsed gliding arc discharge at atmospheric pressure[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45(5): 1468-1475(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201905016.htm
[21] 钟犁, 严建华, 薄拯, 等. 二维交流滑动弧放电物理参数分析[J]. 高压电器, 2011, 47(1): 86-96. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYDQ201101023.htm ZHONG Li, YAN Jianhua, BO Zheng, et al. Physical parameters analysis of two-dimensional AC sliding arc discharge[J]. High Voltage Apparatus, 2011, 47(1): 86-96(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYDQ201101023.htm
[22] FRIDMAN A, NESTER S, KENNEDY L A, et al. Gliding arc gas discharge[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 1998, 25(2): 211-231.
[23] WRIGHT K C, KIM H S, CHO D J, et al. New fouling prevention method using a plasma gliding arc for produced water treatment[J]. Desalination, 2014(345): 64-71. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916414002379
[24] KOROLEV Y D, FRANTS O B, LANDL N V, et al. Features of a near-cathode region in a gliding arc discharge in air flow[J]. Plasma Sources Science and Technology, 2014, 23(5): 054016. DOI: 10.1088/0963-0252/23/5/054016
[25] KOROLEV Y D, FRANTS O B, GEYMAN V G, et al. Low-current "Gliding Arc" in an air flow[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2011, 39(12): 3319-3325. DOI: 10.1109/TPS.2011.2151885
[26] 倪明江, 余量, 李晓东, 等. 大气压直流滑动弧等离子体工作特性研究[J]. 物理学报, 2011, 60(1): 399-406. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB201101060.htm NI Mingjiang, YU Liang, LI Xiaodong, et al. Working characteristics of atmospheric pressure DC sliding arc plasma[J]. Acta Physica Sinica, 2011, 60(1): 399-406(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB201101060.htm
[27] SHAO T, ZHANG C, JIANG H, et al. Nanosecond repetitively pulsed discharge of point-plane gaps in air at atmospheric pressure[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2011, 39(9): 1881-1888. DOI: 10.1109/TPS.2011.2161495
[28] SHAO T, ZHANG C, ZHOU Y, et al. Diffuse discharges in open air sustained by microsecond and nanosecond pulses[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2014, 42(10): 2408-2409. DOI: 10.1109/TPS.2014.2323396
[29] RICHARD F, CORMIER J M, PELLERIN S, et al. Physical study of a gliding arc discharge[J]. Journal of Applied Physics, 1995, 79(5): 2245-2250. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5014390
[30] ZHANG H, ZHU F S, LI X D, et al. Rotating gliding arc assisted water splitting in atmospheric nitrogen[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2016(36): 813-834. DOI: 10.1007/s11090-016-9700-y
[31] LIU S Y, MEI D H, WANG L, et al. Steam reforming of toluene as biomass tar model compound in a gliding arc discharge reactor[J]. Chemical Engineering Journal, 2017, 12(1): 71-77. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894716310762
[32] 雷健平, 何立明, 陈一, 等. 旋转滑动弧放电等离子体滑动放电模式的实验研究[J]. 物理学报, 2020(19): 232-243. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB202019019.htm LEI Jianping, HE Liming, CHEN Yi, et al. Experimental study on the sliding mode of rotating sliding arc discharge plasma[J]. Acta Physica Sinica, 2020(19): 232-243(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB202019019.htm
下载:
计量
- 文章访问数: 0
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 0
下载:
