Heプラズマを用いる水素燃料ガス中ホルムアルデヒドの高感度分析システムの開発

利用氦等离子体开发氢燃料气体中甲醛的高灵敏度分析系统

基本信息

批准号：
21K05134
负责人：
千葉光一
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当研究室では、これまでに、マイクロホローカソード放電Heプラズマ (MHCD-He Plasma) を励起源とする分析システムを開発し、水素燃料ガス中イオウを高感度に測定できることを明らかにしてきた。本研究では、Heプラズマとしてマイクロホローカソード放電と誘電体バリア放電を利用する水素燃料ガス中のホルムアルデヒドの高感度分析システムの開発について検討する。本年度は、両プラズマの光源としての特性を比較検討した。特に、誘電体バリア放電は通常の交流電源を用いて放電させることができることから、60 Hz (or 50 Hz) での高い繰り返し条件での発光測定が可能であり、測光頻度の増加による測定感度の向上が期待できる。外径と内径、電極間距離を変化させて誘電体バリア放電管を試作して、それぞれプラズマガス流量を変化させながら、発光強度と測光システム特性を検討した。典型的なキャピラリー型放電管（内径0.3 mm）と通常型放電管（内径4.0 mm）を比較すると、キャピラリー型放電管の方が感度的に優位であった。しかしながら、キャピラリー型放電管は熱耐性が低く、高い電圧を掛けすぎると溶断しやすいことも明らかになった。また、プラズマ測光面が小さくなり、光学系の調整も難しくなることも明らかになった。一方、マイクロホローカソード放電では、内径0.8 mmの放電管を用いて放電電圧 300 V、放電周波数 30 Hz、Heガス流量 50 mL/minの測定条件において最小検出量が0.45 nL となり、0.46 Lの水素ガスを分析試料として測定することで、当該水素ガス中ホルムアルデヒドが規制値 0.01 ppm 以下であるかどうかを判定することが可能である。来年度以降は、キャピラリー型放電管の冷却や光学系の安定化なども検討して、高感度かつ安定な測光システムの開発を目指す。

我们实验室开发了一种使用微型空心阴极放电氦等离子体（MHCD-He Plasma）作为激发源的分析系统，并证明可以高灵敏度地测量氢燃料气体中的硫。在本研究中，我们将考虑开发一种使用微空心阴极放电和氦等离子体介质阻挡放电来分析氢燃料气体中甲醛的高灵敏度分析系统。今年，我们比较研究了两种等离子体作为光源的特性。特别是，由于可以使用普通的交流电源进行电介质阻挡放电，因此可以在60 Hz（或50 Hz）的高重复条件下测量发光，这会由于测光频率的增加而降低测量灵敏度，因此我们可以期待改进。。我们通过改变外径、内径和电极之间的距离来制造原型介质阻挡放电管，并在改变等离子体气体流速时检查发射强度和光度测量系统特性。当比较典型的毛细管型放电管(内径0.3mm)和传统的放电管(内径4.0mm)时，毛细管型放电管的灵敏度优越。然而，也已经清楚的是，毛细管放电管的耐热性低，并且如果施加过高的电压则容易熔化。还清楚的是，等离子体测光表面将变得更小，从而使光学系统的调整变得更加困难。另一方面，在微空心阴极放电中，使用具有内径的放电管，在放电电压300V、放电频率30Hz、He气体流量50mL/min的测量条件下，最小检测量为0.45nL。 0.8 毫米和 0.46 升氢气通过测量作为分析样品的气体，可以确定氢气中的甲醛是否低于规定值 0.01 ppm。明年起，我们将考虑对毛细管放电管进行冷却，稳定光学系统，目标是开发高灵敏度、稳定的测光系统。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

He大気圧プラズマによる水素ガス中イオウの分析手法開発

利用He大气压等离子体分析氢气中硫的方法的开发

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
御船星;岡田将太;岩井貴弘;吉田真優子;岡林識起;宮原秀一;沖野晃俊;千葉光一
通讯作者：
千葉光一

ETV-誘電体バリア放電発光分析法（DBD-OES）による頭髪中臭素の化学形態別分析手法の開発

使用 ETV-介质阻挡放电发射光谱法 (DBD-OES) 开发头发中溴的化学形态分析方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
加藤雅子;岡林識起;岩井貴弘;瀬戸康雄;千葉光一
通讯作者：
千葉光一

ヒト毛髪横断面内のアンブロキソールの分布解明

阐明氨溴索在人类头发横截面中的分布

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀬戸康雄;岩井貴弘;渡邊慎平;中西俊雄;香村芳樹;宇留賀朋哉;本多定男;千葉光一;岡林識起;桑山健次
通讯作者：
桑山健次

Development of Analytical Method for Sulphur in Hydrogen Gas Using Helium-Atmospheric Pressure MHCD Plasma

氦-大气压 MHCD 等离子体分析氢气中硫的方法的开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sei Mifune; Shota Okada; Takahiro Iwai; Mayuko Yoshida; Satoki Okabayashi; Hidekazu Miyahara; Akitoshi Okino; Koichi Chiba
通讯作者：
Koichi Chiba

Development of Analytical Method for Sulphur in Hydrogen Gas Using Helium-Atmospheric Pressure MHCD Plasma

氦-大气压 MHCD 等离子体分析氢气中硫的方法的开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sei Mifune; Shota Okada; Takahiro Iwai; Mayuko Yoshida; Satoki Okabayashi; Hidekazu Miyahara; Akitoshi Okino; Koichi Chiba
通讯作者：
Koichi Chiba