超音速非平衡電漿消除揮發性有機物的基礎研究

《超音速非平衡電漿消除揮發性有機物的基礎研究》是依託中山大學，由杜長明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超音速非平衡電漿消除揮發性有機物的基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：杜長明
• 依託單位：中山大學

中文摘要

項目主要研究在超音速氣流下產生非平衡電漿及其套用。利用金屬縮張形Laval噴管作為外電極，金屬圓柱作為中心電極，施加交流高電壓在兩電極上，高速含揮發性有機物廢氣流通過Laval噴管時，形成低壓、低溫膨脹狀態的超音速滑動放電非平衡電漿流，通過高能粒子轟擊和自由基氧化使C-H鍵斷開來消除有機物同時產生氫氣，並可避免氮氧化物NOx的生成。通過實驗和理論研究，對超音速滑動放電電漿電極結構、電場分布及放電範圍等因素進行最佳化，提高揮發性有機污染物的淨化率、產氫率；建立大氣壓下超音速滑動放電非平衡電漿通道；建立揮發性有機物降解反應和產氫反應的動力學模型。上述基礎課題研究可使我們在有機廢氣治理等方面獲取新的知識，為超音速滑動放電電漿消除揮發性有機物同時制氫新工藝的方案設計及其套用提供理論依據和技術支持。

結題摘要

環境和能源問題日益嚴重，“超音速非平衡電漿消除揮發性有機物的基礎研究”實現廉價能量源進行綠色氫的製取，可減少人類對化石燃料的依賴，進而對全球經濟和降低環境污染做出巨大貢獻。基於Laval噴管電極，建立了6套不同處理量的超音速滑動放電電漿消除揮發性有機物同時制氫系統，完成了超音速滑動弧放電非平衡電漿的物理化學機制研究，最佳化了超音速滑動放電電漿電極結構、電場分布及放電範圍等因素;並對自由基的生成特性進行了研究，建立了含有100個反應的濕空氣低溫電漿化學反應動力學模型；根據電參數、圖像分析結果及Elenbass-Heller方程，建立了超音速滑動放電非平衡電漿通道模型；通過對甲苯、乙醇、甲烷、氨氣等模擬揮發性有機物的降解研究，建立了有機物降解反應和產氫反應的動力學模型。本項目按時完成預定的目標，發表期刊論文17 篇，其中SCI 論文9 篇（其中SCI 影響因子大於4.0 的2 篇），EI 論文11 篇；會議論文1 篇；發明專利授權1 項，實用新型專利授權1項。