走进跃迁 |DBD介质阻挡放电电源—等离子清洗机的前世今生


走进跃迁 |DBD介质阻挡放电电源—等离子清洗机的前世今生



介质阻挡放电电源
大气等离子清洗机介质阻挡(DBD)这一放电形式 , 是一种典型的非平衡态交流气体放电 , 放电形态通常呈现为大量的放电细丝起此彼伏 , 又被称为无声放电 。 介质阻挡(DBD)放电自被人类发现以来 , 已经有一百多年的悠长历史了 。 我们来看看它的发展经过 。
一、利用介质阻挡(DBD)放电产生臭氧和氮氧化物
1857年 , Siemens利用同轴的圆筒电极结构的DBD放电产生臭氧;1860年 , Andrews将此放电命名为无声放电(silent discharge) 。 从1860年到1900年的40年间 , 各界对DBD本身的研究较少 , 只是通过这种放电来产生臭氧和氮氧化物(NO) 。
二、  对介质阻挡(DBD)放电特性的研究
20世纪初 , Warburg开始了对DBD本身放电特性的研究 。 1932年 , Buss利用平行平板电极结构研究了大气压空气DBD放电特性 , 同时拍摄了长曝光时间的放电图像 , 即所谓的 Liehtenburg图 , 并用示波器记载了放电的电流波形 。 结果表明 , 放电是由大量发光细丝(即流注)组成 , 与此相对应 , 电流波形是由大量的窄脉冲组成 。
1943年 , Manley在DBD电流回路中串联一个电容器以收集放电电荷Q , 将对应于Q的电压信号送到示波器的Y输入;同时将外加电压送到示波器X输入 。 在每一个外加电压周期T , 示波器上得到一个封闭的四边形图形 , 即李萨如(Lissajous)图形 。 他还提出可以利用李萨如图形所包围的面积S计算放电能量W或功率P 。
三、通过实验发现大气压下辉光放电
1987年 , 日本的Kanazawa利用含氦气的混合气体进行大气压下DBD实验 , 并用肉眼观察到了均匀放电现象 。 从此以后 , 人们认识到 , 除了细丝放电模式外 , 大气压下DBD还存在均匀放电模式 , 并且将此均匀放电统称为大气压下辉光放电 , 即APGD , 大气压DBD的研究进入新的篇章 。
【走进跃迁 |DBD介质阻挡放电电源—等离子清洗机的前世今生】因此 大气等离子清洗机 DBD存在两种放电模式 , 即细丝模式和均匀模式 , 但最常见的还是细丝模式 , 这是由大气压下气体放电特性所决定的 。
DBD介质阻挡放电电源能够在高气压和很宽的频率范围内工作 , 通常的工作气压为10~10000 , 电源频率可从50Hz至1MHz 。 其介质阻挡放电的过程为:在放电电极或放电空间中插入介质材料(绝缘材料) , 电压足够高时 , 气体被击穿而放电 。 放电过程中会产生大量性质活泼的自由基 , 易与其它自由基、原子、分子发生反应 , 生成新物质 。
由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子 , 如OH、O、NO等 , 它们的化学性质非常活跃 , 很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子 。 因而可利用这些自由基的特性来处理VOCs , 在环保方面也有很重要的价值 。 另外 , 利用DBD可制成准分子辐射光源 , 它们能发射窄带辐射 , 其波长覆盖红外、紫外和可见光等光谱区 , 且不产生辐射的自吸收 , 它是一种高效率、高强度的单色光源 。 在DBD电极结构中 , 采用管线式的电极结构还可制成臭氧O3发生器 。
因此现在的人们已越来越重视对DBD介质阻挡放电电源的研究与应用 。

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